J. Phys. France 35, 829-838 (1974)
DOI: 10.1051/jphys:019740035011082900

Relaxation des niveaux de structure hyperfine d'atomes d'hydrogène dans l'état fondamental

M. Desaintfuscien et C. Audoin

Laboratoire de l'Horloge Atomique (Equipe de Recherche du CNRS) Bât. 221, Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
We describe a population modulation method which allows precise measurement of longitudinal and transversal relaxation times of atomic hydrogen in a hydrogen maser. The escape rate of atoms from the bulb can also be measured. From these results, we deduce the relaxation rate of the hydrogen atoms due to wall collisions. We analyse in detail the effects of magnetic relaxation and establish an experimental test which allows us to determine whether or not the magnetic coupling between the Zeeman states is sufficient to impair the validity of the measurements. In the case of our maser, we further show that the hydrogen density dependent wall relaxation is negligible at 295 K and that the correlation time for the magnetic interaction of the hydrogen atoms on the teflon wall is shorter than 10-11 s.

Résumé
On décrit une méthode de modulation qui permet de mesurer avec précision les temps de relaxation longitudinaux et transversaux d'atomes d'hydrogène dans un maser à hydrogène. Le temps de séjour des atomes dans leur ballon de stockage est également déterminé expérimentalement. On en déduit les constantes de relaxation de l'interaction atome d'hydrogène-paroi de téflon. Les effets de relaxation magnétique sont analysés en détail. On établit le test expérimental qui permet de s'assurer qu'un couplage entre les sous-niveaux de la multiplicité F =1 de l'atome d'hydrogène n'affecte pas la validité des mesures effectuées. Dans le cas du maser que nous utilisons, on montre que la contribution à la relaxation de paroi d'un effet dépendant de la densité atomique est négligeable à 295 K et que le temps de corrélation des perturbations qui agissent, au voisinage de la paroi, sur le spin électronique de l'atome d'hydrogène est inférieur à 10-11 s.

PACS
3130G - Hyperfine interactions and isotope effects, Jahn-Teller effect.
3335 - Electron resonance and relaxation.

Key words
atomic hyperfine structure -- hydrogen neutral atoms -- magnetic resonance