CORRELATIONS ELECTRONIQUES DES ETATS DOUBLE-RYDBERG DU BARYUM : CONTRIBUTIONS EXPERIMENTALES ET THEORIQUES

Abstract

The study focuses on the double-Rydberg Nl1 n'l2 states of barium such that one electron is much more excited than the other. The production of such states is achieved by sequential laser excitation of the isolated core via the 6s nl2 (n - n') relay level. The detection consists in analyzing the excited Ba+ ions, self-ionization products of the Ni1 nl2 states, either directly or after selective ionization in Ba++ (photoionization or ionization by microwave field). The ions are analyzed by a time-of-flight spectrometry technique.In a first part, we study the self-ionizing series 7p1/2n'd and 7P3/2n'd and the double-Rydberg 9dnl series (l=s, p, d) whose properties are interpreted with an independent electron model based on the quantum defect theory and the approximation of the isolated core.In a second part, the study of the highly excited double-Rydberg series Nl1 n'l2 withN-25 ( n'-40 and 12=p or d) shows the evolution from situations where there is no correlation effect to those where the correlation is clearly demonstrated (N>0.5n'). The effects are interpreted by taking into account the polarization of the core excites Nl1 by the field created by the external electron n'l2. The theoretical model is based on a Born-Oppenheimer approach which generalizes the approximation of the isolated heart. This study allows us to analyze the limit of the excitation of the isolated heart set for N>(3n'^4/8)^(1/5).In the last part we study the doubly excited states of large orbital angular momentum 6pjnl (j=1/2, 3/2) and 6djnl (j=3/2, 5/2) or l=n-1 , n-2, ... Their low self-ionization rate has allowed to highlight the effect of the j1I2 type coupling between the two electrons. The experimental results are interpreted from the independent electron model perturbed by the Coulomb interaction of the two electrons.L'étude porte sur les états double-Rydberg Nl1 n'l2 du baryum tels que l'un des électrons est beaucoup plus excité que l'autre. La production de tels états se fait à l'aide d'une excitation laser séquentielle dire du cœur isolé via le niveau relai 6s nl2 (n - n'). La détection consiste à analyser les ions Ba+ excités, produits d'auto-ionisation des états Ni1 nl'2, soit directement, soit après ionisation sélective en Ba++ (photo-ionisation ou ionisation par champ micro-onde). Les ions sont analysés par une technique de spectrométrie par mesure de temps de vol.Dans une première partie, on étudie les séries auto-ionisantes 7p1/2n'd et 7P3/2n'd et les séries double-Rydberg 9dnl (l=s, p, d) dont on interprète les propriétés avec un modèle à électrons indépendants basé sur la théorie du défaut quantique et l' approximation du cœur isolé. Dans une seconde partie l’étude des séries double-Rydberg très excitées Nl1 n'l2 avecN-25 ( n'-40 et 12=p ou d) montre l'évolution depuis des situations qui ne présentent pas d'effet de corrélation vers celles où la corrélation est clairement mise en évidence (N>0.5n'). Les effets s’interprètent en prenant en compte Ia polarisation du cœur excite Nl1 par le champ que crée l'électron externe n'l2. Le modèle théorique est basé sur une approche de type Born-Oppenheimer qui généralise l'approximation du cœur isolé. Cette étude permet d'analyser Ia limite de l''excitation du cœur isole fixée pour N>(3n'^4/8)^(1/5).Dans la dernière partie on étudie les états doublement excités de grand moment cinétique orbital 6pjnl (j=1/2, 3/2) et 6djnl (j=3/2, 5/2) ou l=n-1 , n-2, ... Leur faible taux d'auto-ionisation a permis de mettre en évidence l'effet du couplage de type j1I2 entre les deux électrons. Les résultats expérimentaux sont interprétés a partir du modèle à électronsindépendants perturbé par l'interaction coulombienne des deux électrons