THEORETICAL ISSUES CONCERNING THE STABILITY OF ELECTRON SPIN-POLARIZED HYDROGEN

Résumé
Des atomes d'hydrogène dont le spin de l'électron est polarisé dans un fort champ magnétique ("hydrogène polarisé", symbolisé par H+) devraient rester un fluide quantique gazeux métastable jusqu'au zéro absolu. Cependant il existe de nombreux processus susceptibles de détruire cette métastabilité. A forte densité (≥ 10²¹/cm³) Berlinsky et al ont suggéré qu'un mécanisme de destruction par onde de spin cohérente empêche la stabilité. A plus faible densité (suffisante toutefois pour donner lieu à la condensation de Bose) des mécanismes de recombinaison en phase gazeuse et en surface devraient jouer un rôle primordial. Une question cruciale concerne la limite d'explosion pour H+, c'est-à-dire à partir de quelle densité un seul retournement de spin électronique déclenchera une recombinaison massive, avec échauffement et destruction du récipient (peut-être un bon "détecteur" pour des processus hautement interdits) ? La seconde question cruciale est la suivante : quels événements déclencheront de telles explosions si l'on suppose qu'on est au-dessous du seuil ? Nous allons présenter le point où nous en sommes actuellement dans la compréhension de ces deux problèmes cruciaux (en donnant des calculs de collision à deux corps d'une grande précision) et nous en montrerons les conséquences pour la conception des appareillages expérimentaux (par exemple effets des inhomogénéités de champ, enduits d'hélium sur les surfaces, élimination des impuretés de deuterium, etc.).

Abstract
Hydrogen atoms with their electron spin polarized in a strong magnetic field ("spinaligned hydrogen" ; symbolized H+) should remain a metastable gaseous quantum fluid even at absolute zero. However, there are many possible ways of destroying this metastability. At high density ≥ 10²¹/cm³) Berlinsky et al. have suggested that a coherent spin-wave destruction mechanism prevents stability. At lower densities (high enough for Bose-Einstein condensation, however), gas phase and surface recombination mechanisms should be of primary concern. One critical question is essentially the explosion limit for H+., i.e. at what density will a single electronic spin flip event trigger massive recombination, heating and destruction of the sample (perhaps a good "detector" for highly forbidden processes) ? The second critical question is what events will trigger such explosions assuming one is above the limit ? We shall present our current understanding of these two critical questions (including high accuracy two-body collision calculations) and their implications in experimental design (e.g. field inhomogeneity effects, helium coating of surfaces, removal of deuterium impurities, etc.).