J. Phys. France 37, 1155-1167 (1976)
DOI: 10.1051/jphys:0197600370100115500

Collisions en champ magnétique intense. II) Collisions non résonnantes (potentiel de Van Der Waals)

J.C. Gay

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l'E.N.S. et Université Paris V, Tour 12, 1er étage, 4, place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05, France

Abstract
We extend the study of collisions in strong magnetic fields to the case of collisions between a J = 1 excited atom and a structureless partner in the ground state. We assume the validity of the impact parameter method with straight line trajectories. The interaction potential is the R -6 anisotropic van der Waals interaction. The model is essentially valid in the case of collisions between heavy atoms. The model takes into account all the effects connected with the finite value of the collision time compared to the Larmor precession period. The general properties of the relaxation matrix are derived using the methods given in a previous paper. The évidence of the anisotropy of the relaxation matrix is revealed strikingly by the inequality of the m = 0 → m = ± 1 transfer rates. This provides a very simple method to obtain some characteristics of the interaction potential. The variations with the field of the collisional transfer rates obtained by numerically solving Schrödinger's equation are given and compared with the results of recent experimental investigations on Hg*-rare gas collisions in 200 kG magnetic fields.

Résumé
L'influence d'un champ magnétique intense sur les collisions en phase vapeur est étudiée dans le cas des collisions non résonnantes entre un atome excité dans un niveau J = 1 et un atome perturbateur sans structure dans l'état fondamental. Le modèle suppose que le potentiel d'interaction varie en R -6 avec la distance. On ne prend en considération que la partie anisotrope de l'interaction. La collision est traitée dans l'approximation d'impact à trajectoires rectilignes. Les hypothèses admises dans ce modèle sont donc a priori justifiées essentiellement dans le cas des collisions entre atomes lourds. Les effets du caractère fini de la durée de la collision comparée à la période de l'évolution du niveau excité sous l'influence du champ sont traités. On établit dans ce modèle simple les symétries de la matrice de relaxation à l'aide de méthodes exposées dans une précédente publication. On montre que la relaxation est anisotrope et qu'il existe en particulier des termes de couplage entre les composantes de l'orientation et de l'alignement dans l'état excité de l'atome. Ceci se traduit par l'existence de taux de transferts différents du sous-niveau Zeeman m = 0 vers les sous-niveaux m = ± 1. On en déduit une méthode simple pour déterminer le signe de l'anisotropie du potentiel. On donne enfin les variations en fonction du champ des diverses grandeurs décrivant la relaxation obtenues par résolution numérique de l'équation de Schrödinger. Les résultats sont comparés à ceux obtenus lors de récentes études expérimentales des collisions Hg-gaz rares dans des champs de 200 kG.

PACS
3450F - Electronic excitation and ionization of atoms (including beam-foil excitation and ionization).

Key words
atom atom collisions -- magnetic field effects -- van der Waals forces