Relaxation par collisions des états excités d'un atome

Abstract
The theory of interatomic collisions, in the sudden approximation, is generalised in order to calculate their influence on the evolution of the density matrix of atomic excited states of a vapour. One takes in account the dipolar electrostatic interaction only and its first (resonant) and second order (non resonant) terms. To average the effects of one collision, a development of the density matrix in standard components of irreductible tensor operators is used in a systematic way ; this simplifies the definition and the calculation of cross-sections and relaxation times corresponding to different observables. The theory is extended to the case of odd isotopes by supposing that a collision affects the electronic part of the atomic wave function only. Finally the results of the above theory are compared to those of different experiments (double resonance, depolarization of resonance radiation, excitation transfer from one isotope to another...) concerning triplet levels of mercury, cadmium and zinc (Hg-Hg, Cd-Cd, Zn-Zn and Hg-noble gases collisions).

Résumé
La théorie des collisions interatomiques, dans le cadre de l'approximation soudaine, est généralisée de façon à calculer l'influence de ces collisions sur l'évolution de la matrice densité de l'état excité des atomes d'une vapeur. On se limite à l'étude de l'interaction électrostatique dipolaire et de ses termes du premier ordre (résonnants) et du deuxième ordre (non-résonnants). Pour effectuer la moyenne des effets d'une collision, on utilise systématiquement un développement de la matrice densité en composantes standard d'opérateurs tensoriels irréductibles ; ceci permet de simplifier la définition et le calcul des sections efficaces et des temps de relaxation correspondant aux différentes observables. Ce traitement est étendu au cas d'isotopes impairs en supposant que chaque collision n'affecte que la partie électronique de la fonction d'onde de l'atome. On confronte enfin les résultats de cette théorie avec ceux de diverses expériences (double résonance, dépolarisation du rayonnement de résonance, transfert d'excitation entre différents isotopes d'un même élément...) réalisées sur les niveaux triplets du mercure, du cadmium et du zinc (collisions Hg-Hg, Cd-Cd, Zn-Zn et Hg-gaz rares).