Effective Faraday interaction between light and nuclear spins of Helium-3 in its ground state: a semiclassical study
Interaction effective de Faraday entre la lumière et les spins nucléaires de l'hélium 3 dans son état fondamental : une étude semi-classique
Résumé
We derive the semiclassical evolution equations for a system consisting of helium-3 atoms in the $2^3S$ metastable state interacting with a light field far-detuned from the $2^3S-2^3P$ transition, in the presence of metastability exchange collisions with ground state helium atoms and a static magnetic field. For two configurations, each corresponding to a particular choice of atom-light detuning in which the contribution of either the metastable level $F=1/2$ or $F=3/2$ is dominant, we derive a simple model of three coupled collective spins from which we can analytically extract an effective coupling constant between the collective nuclear spin and light. In these two configurations, we compare the predictions of our simplified model with the full model.
Nous dérivons les équations d'évolution semiclassiques pour un système composé d'atomes d'hélium 3 dans l'état métastable $2^3S$ interagissant avec un champ lumineux très désaccordé de la transition $2^3S-2^3P$, en présence de collisions d'échange de métastabilité avec des atomes d'hélium à l'état fondamental et d'un champ magnétique statique. Pour deux configurations, chacune correspondant à un choix particulier de désaccord atome-lumière dans lequel la contribution du niveau métastable $F=1/2$ ou $F=3/2$ est dominante, nous dérivons un modèle simple de trois spins collectifs couplés à partir duquel nous pouvons extraire analytiquement une constante de couplage effective entre le spin nucléaire collectif et la lumière. Dans ces deux configurations, nous comparons les prédictions de notre modèle simplifié avec le modèle complet.
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