Contribution à l'étude du pompage optique par échange de métastabilité dans 3He. - Première Partie

Abstract
We investigate theoretically the effect of metastability exchange collisions on the internal variables of 3He atoms in the 1 1S 0 ground state and in the 2 3S1 metastable state. The method used here is to derive directly the equations of motion of different atomic observables (orientation, alignment). We are thus able to rather simply theoretically describe the indirect optical pumping process of 3He. The study of the coupling between the longitudinal orientations of the different levels involved in the process leads to a description of the kinetics of the pumping process and particularly of the building time of the ground state nuclear orientation. Regarding transverse orientations, we calculate in detail the effects of coherence circulation, which produce among other things a shift of the resonance frequency of the different atomic levels.

Résumé
On étudie théoriquement l'effet des collisions d'échange de métastabilité dans 3He sur les variables internes des atomes, dans l'état fondamental 1 1S0 et dans l'état métastable 2 3S 1. La méthode adoptée ici consiste à utiliser directement les équations qui régissent l'évolution de l'orientation et de l'alignement dans les différents niveaux. On parvient ainsi à une description théorique détaillée et relativement simple du mécanisme de pompage optique « indirect » de 3He. L'étude du couplage entre les orientations longitudinales des différents niveaux permet de rendre compte de la cinétique de ce pompage, en particulier du temps de construction de l'orientation nucléaire dans le niveau fondamental. En ce qui concerne les orientations transversales, on calcule en détail les effets de « circulation de cohérence », qui se traduisent par exemple par un déplacement des fréquences de résonance des différents niveaux.