Etude theorique et experimentale des atomes de rydberg circulaires : vers une mesure directe de la constante de rydberg en unites de frequence

Theoretical and experimental study of circular rydberg atoms: towards a remeasurement of the rydberg constant directly in frequency units

• Auteur / Autrice : JEAN HARE
• Direction : Serge Haroche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les etats de rydberg circulaires possedent des proprietes singulieres dont l'etude theorique et experimentale fait l'objet de ce memoire. Dans une premiere partie, ces etats sont decrits a la fois dans le cadre de la theorie semi-classique et dans le point de vue habituel de la mecanique quantique. Il est fait largement appel aux symetries dynamiques de l'hydrogene, qui permettent de comprendre fondamentalement comment ces etats peuvent etre prepares et survivre en presence de champs exterieurs varies. Dans une seconde partie, sont decrites les experiences que nous avons realisees sur les etats circulaires du lithium en vue d'une mesure tres precise de la constante de rydberg r. Il s'agit de la demonstration d'une nouvelle methode de preparation de ces etats, dite en champs croises et de la realisation d'une spectroscopie micro-onde de transitions entre niveaux circulaires adjacents. Nous avons successivement utilise une excitation impulsionnelle puis continue, cette derniere presentant de multiples avantages pour la mesure de r. Dans la troisieme partie, un calcul detaille des frequences de transition entre niveaux circulaires du lithium est presente. Partant du modele elementaire de bohr, l'effet des perturbations tant internes qu'externes a l'atome est pris en compte et evalue avec une precision correspondant a onze chiffres significatifs. La hierarchie de ces perturbations est inhabituelle, car les effets des champs electriques ou magnetiques appliques sont plus grands que les effets internes (magnetiques, relativistes, couplage de l'electron de valence au cur atomique). Le resultat obtenu permet d'envisager la determination tres precise de r a partir du spectre microonde experimental