INTERACTIONS OF INTENSE MICROWAVES WITH RYDBERG ATOMS

Résumé
Nous présentons une revue d'expériences qui s'intéressent à l'ionisation, l'excitation, et la structure quantique des atomes d'hydrogène et d'hélium très excités plongés dans un champ de micro-onde intense, ainsi qu'une comparaison avec les théories actuelles. Celles-ci sont capables d'expliquer qualitativement certaines structures étudiées, mais elles ne permettent pas encore d'expliquer quantitativement les mesures d'ionisation effectuées à l'aide d'un très grand nombre (plusieurs centaines) de photons micro-onde. Il existe des calculs par la méthode de Monte-Carlo basés sur une théorie classique des interactions qui donnent un accord raisonnable avec les expériences d'ionisation publiées. Ces calculs négligent l'effet tunnel (quantique) et des expériences sont actuellement en cours pour montrer si cet effet, négligé dans l'approche classique, joue un rôle important. D'autres expériences récentes montrent que la dépendance de l'ionisation en fonction de la puissance microonde d'un atome de Rydberg d'hélium dans l'état triplet m=0 est très différente de celle d'un atome hydrogène. On est capable actuellement d'expliquer le seuil d'ionisation de l'hélium en termes d'interactions dynamiques aux croisements évités successifs du diagramme de potentiel Stark de l'hélium.

Abstract
Experiments investigating ionization, excitation, and quantal structure of highly-excited hydrogen and helium atoms in an intense microwave field are reviewed in terms of existing theory. Quantal theory is able to explain some of the results of the structure studies but is not yet at the level of producing quantitative agreement with ionization experiments, which involve very large numbers (hundreds) of microwave photons. Published Monte-Carlo calculations based on a classical theory of the interactions are in reasonable agreement with the results of published ionization experiments, but additional experiments are being carried out to see if quantal tunneling, which is ignored by the classical theories, plays an important role. New experiments show that the power dependence of microwave ionization of m=0 triplet helium Rydberg atoms is very different from that of hydrogen atoms. We are able to explain the threshold region of ionization in helium in terms of dynamic interactions at the first (and subsequent) avoided crossings(s) of adiabatic helium Stark potential curves.