J. Phys. France 49, 635-641 (1988)
DOI: 10.1051/jphys:01988004904063500

Spontaneous deformation of hydrogen atom shape in an isotropic environment

Roger F. Prat

Laboratoire de Photophysique Moléculaire du CNRS , Bâtiment 213, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
The potentiel energy of a hydrogen atom in a dielectric medium is given by V = - λr. <r> at first order. This state dependent term yields a parametric non linear Schrödinger equation with spherical symmetry. Yet, a broken parity solution is found to be more stable than the ground 1s state as soon as the parameter λ > (2/9) a.u. The bifurcated state has zero polarizability in a first approximation. It is shown how the non linear nature of the perturbing potential selects spontaneously a pear-shaped electron density. This result, which is a response of the atom to the interaction with an isotropic environment, is interpreted as depicting the monovalency of atomic hydrogen, a statistical property lying in the periodic classification.

Résumé
L'énergie potentielle d'un atome d'hydrogène dans un diélectrique est donnée au premier ordre par un terme V = - λr. <r> fonctionnelle de la densité électronique. Il en résulte une équation de Schrödinger non linéaire contenant le paramètre A, de groupe d'invariance 0(3). Pourtant, dès que λ > (2/9) u.a., cette équation a une solution de parité non définie plus stable que l'état 1s. La polarisabilité de l'atome dans l'état de parité brisée est nulle en première approximation. Ainsi, il suffit de permettre à l'interaction avec l'environnement de s'adapter à l'état de l'atome pour que la réponse spontanée de ce dernier soit une certaine déformation de sa densité électronique. Ce résultat semble pouvoir être relié à la monovalence de l'espèce « hydrogène atomique », fait statistique consigné dans la classification périodique.

PACS
3410 - General theories and models of atomic and molecular collisions and interactions (including statistical theories, transition state, stochastic and trajectory models, etc.).
3210D - Electric and magnetic moments, polarizability.
3280Y - Weak-interaction effects in atoms.

Key words
atomic polarisability -- atomic structure -- electron density -- hydrogen neutral atoms -- potential energy functions -- Schrodinger equation -- weak interactions atomic physics