Numéro
J. Phys. France
Volume 24, Numéro 9, septembre 1963
Page(s) 653 - 660
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01963002409065300
J. Phys. France 24, 653-660 (1963)
DOI: 10.1051/jphys:01963002409065300

Relaxation quadrupolaire de l'isotope 201Hg sur des parois de quartz

C. Cohen-Tannoudji

Laboratoire de Physique de l'E. N. S., Paris


Abstract
Nuclear relaxation produced by collisions on quartz walls of optically oriented 201Hg atoms is studied theoretically and experimentally. The relaxation mechanism is assumed to be the quadrupole coupling between the 201Hg nucleus and the electrical field gradients which appear at the nucleus during the adsorption of the atom on the wall. The general formalism of the theory of relaxation in liquids and gases is used to obtain the time evolution of the density matrix representing the ensemble of atoms. The various longitudinal and transverse relaxation times are expressed as a function of the microscopic physical quantities which describe the adsorption of the atom on the wall. The various relaxation times have been measured by carrying out the magnetic resonance on an optically pumped 201Hg vapour and by observing on the optical signals the transient phenomena which appear when the RF field is shut off. In particular, the free precession of the 201Hg nuclei has been detected on the modulation at the Larmor frequency of the optical absorption of the vapour. All the experimental results are in agreement with the predictions of the above theoretical model ; in particular, the ratios between the various relaxation times. In this way, one can obtain informations on some of the microscopic physical quantities : correlation time, dwell time, etc...


Résumé
La relaxation nucléaire produite par les chocs sur une paroi de quartz d'atomes de 201Hg orientés optiquement est étudiée théoriquement et expérimentalement. On suppose que l'interaction responsable de la relaxation est le couplage quadrupolaire entre le noyau de 201Hg et le gradient de champ électrique apparaissant au niveau du noyau lors de l'adsorption de l'atome sur la paroi. Le formalisme général de la théorie de la relaxation dans les liquides et les gaz permet de calculer l'évolution dans le temps de la matrice densité représentant l'ensemble des atomes. Les divers temps de relaxation longitudinaux et transversaux sont exprimés à partir des paramètres physiques microscopiques décrivant l'adsorption de l'atome sur la paroi. Ces temps de relaxation ont été mesurés en effectuant la résonance magnétique sur une vapeur de 201Hg orientée par pompage optique, et en observant sur les signaux optiques les phénomènes transitoires apparaissant lors de la coupure du champ de radiofréquence. En particulier, la précession libre des noyaux de 201Hg a pu être observée grâce à la modulation à la fréquence de Larmor de l'absorption optique de la vapeur. Tous les résultats expérimentaux peuvent s'interpréter dans le cadre du modèle théorique précédent, en particulier les rapports entre les divers temps de relaxation. Ceci permet d'obtenir certains renseignements sur les grandeurs physiques microscopiques, telles que le temps de corrélation, le temps de séjour.....

PACS
3230D - Magnetic resonance spectra.

Key words
adsorption -- atomic beams -- atoms -- nuclear quadupole resonance -- quartz -- surface phenomena