États très excités des atomes alcalins : II. étude expérimentale de quelques effets radiatifs et spectroscopie

Highly excited states of alkali-atoms : II. Experimental study of some radiative and spectroscopic effects

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l’E.N.S., 24 rue Lhomond 75231 Paris Cedex 05, France.

Résumé

Cet article présente un certain nombre d’expériences qui illustrent les propriétés remarquables des états de Rydberg décrites et analysées dans un article précédent. Pour toutes ces expériences, les états de Rydberg du sodium ou du césium sont excités par des lasers pulsés et détectés par ionisation sélective dans un champ électrostatique. Il décrit successivement : des mesures de forces d’oscillateur anormales dans la série P du césium ; des mesures de durées de vie et de transferts thermiques entre niveaux de Rydberg ; des expériences de spectroscopie par double résonance laser-microonde dans le sodium et le césium à haute et très haute résolution, qui permettent d’obtenir des valeurs expérimentales pour les défauts quantiques, les constantes de structures fine et hyperfine, et les polarisabilités de ces états ; des expériences mettant en évidence une émission maser entre états de Rydberg. Il discute finalement la possibilité de réaliser des détecteurs d’onde millimétrique à l’aide d’états de Rydberg.

Abstract

This paper presents several experiments which illustrate some remarkable features of Rydberg states described and analyzed in a previous paper. For all these experiments, sodium or caesium Rydberg states are excited by pulsed lasers and detected by selective ionization in an electrostatic field. It successively describes : anomalous oscillator strengths measurements in P series of caesium ; lifetime and thermal transfers between Rydberg states measurements ; laser-microwave double resonance spectroscopy experiments in sodium and caesium (high or ultra-high resolution) which yield experimental values for quantum defects, fine and hyperfine structure constants, polarizabilities in these states ; experiments showing a maser emission between Rydberg states. It finally discusses the possibility of designing millimeter wave detectors using Rydberg states.