Le 7 mai 2021 à 13H30 en visioconférence : https://zoom.us/j/92082754616?pwd=ZzZuZGcvRzlHaG1qMEhWUm1ybGpqZz09

Etude expérimentale des collisions de redistribution et d’échange dans le niveau 2 3P de l’hélium

Ce travail de thèse a consisté en une étude expérimentale de l’effet des collisions binaires entre atomes dans l’état 23P d’une part et entre 23P et 11S d’autre part sur les populations des sous-niveaux magnétiques de cet état excité. Les états 23P, 23S et 11S sont impliqués dans le pompage optique par échange de métastabilité de l’hélium et ces collisions sont soupçonnées d’en limiter l’efficacité. La caractérisation précise de l’effet des collisions a été réalisée par spectroscopie laser d’absorption sur la transition 23P – 33S, en utilisant une configuration de pompe-sonde doublement résonnante. Une diode laser à 1083 nm, peuple sélectivement les sous-niveaux du 23P, ensuite sondés par une diode laser à 706.5 nm, balayée sur toute la transition 23P – 33S. Nous présentons d’abord un calcul théorique des niveaux atomiques et des transitions optiques impliqués dans les isotopes de l’hélium. Puis nous décrivons les modèles simples d’équations d’évolution des populations, qui nous permettent d’interpréter les observations expérimentales, en considérant différents effets possibles, comme un changement interne du sous-niveau (mJ ou mF), de niveau J ou F, avec ou sans changement de la vitesse des atomes. A partir des spectres d’absorption enregistrés, nous identifions les populations des niveaux pompés ainsi que celles résultant de changements de niveaux. La première série de résultats de l’étude expérimentale des écarts de fréquence des raies d’absorption est en excellent accord avec les valeurs attendues, compte tenu des structures Zeeman en présence d’un champ magnétique, la structure hyperfine pour l’état 33S de l’3He et le décalage isotopique 3He – 4He. Ensuite, les formes des spectres d’absorption ont été étudiées en fonction de l’intensité de pompe utilisée. Enfin nous décrivons l’étude des effets de collisions dans l’4He, à diverses pressions (0.13 à 4.27 mbar). A partir des valeurs des aires des raies d’absorption, nous mesurons les populations dans chaque niveau de l’état 23P, pour finalement déduire les taux de transfert par collision comparés à la littérature et discutés dans la perspective des limitations de la technique du pompage optique par échange de métastabilité.