J. Phys. Radium 19, 863-865 (1958)
DOI: 10.1051/jphysrad:019580019011086300

Détection optique de la résonance magnétique nucléaire du mercure 201

B. Cagnac

Laboratoire de Physique, E. N. S., Paris

Abstract
Optical pumping and optical detection have been used extensively in the study of magnetic resonance of alkali metals (low and high frequency resonances). We have applied these methods to produce nuclear alignment of 201Hg in the 6 1 S0 ground state.) Wed observed nuclear alignment in pure Hg vapour (enriched sample containing 90 % of 201Hg) we illuminate it with impolarised light coming in the direction of the static magnetic field. The light source was filled with 198Hg (we excite then only the 3/2 component of 201Hg) or with 204Hg (exciting the 5/2 component only). At 10 Kc nuclear magnetic resonance is observed at about 35,6 gauss. The width of the observed lines (about 10 cycles) shows that collisions on the walls do not destroy orientation of mercury nuclei contrary to what is observed with alkali metals. This is the first time nuclear magnetic resonance of 201Hg has been observed.

Résumé
Les méthodes de pompage optique et de détection optique ont été employées précédemment pour orienter des atomes alcalins à l'état fondamental et pour étudier les résonances magnétiques entre sous-niveaux Zeeman et niveaux hyperfins de cet état. Nous avons appliqué ces méthodes à l'orientation nucléaire de l'isotope 201 du mercure dont l'état fondamental présente une configuration électronique diamagnétique (état 1S0). Cependant le noyau de cet isotope, de spin I = 3/2, possède un moment magnétique dont l'orientation dans un champ extérieur présente quatre sous-niveaux Zeeman entre lesquels on peut induire des transitions de résonance magnétique nucléaire. Nous obtenons l'alignement nucléaire dans la vapeur saturante pure (échantillon enrichi à 90 % 201Hg) en irradiant la vapeur parallèlement au champ magnétique avec la lumière non polarisée d'une source lumineuse émettant la raie 2 537 Å et contenant soit de l'isotope 198 (qui excite la composante hyperfine 3/2 de 201Hg) soit de l'isotope 204 (qui excite la composante hyperfine 5/2 de 201Hg). Sur une fréquence de résonance de 10 kilocycles par seconde, la résonance, détectée par changement de l'état de polarisation de la lumière de résonance optique, se situe à H0 = 35,6 gauss. La mesure de la largeur des courbes de résonances (inférieure à 10 cycles par sec.) montre que les collisions entre les atomes de mercure et les parois de quartz de la cellule ne désorientent pas les noyaux alors que dans le cas des atomes alcalins, de configuration électronique paramagnétique (état 2S 1/2) une telle désorientation a lieu. Ceci constitue la première mesure directe du moment magnétique du noyau 201Hg.

PACS
3340 - Multiple resonances (including double and higher-order resonance processes, such as double nuclear magnetic resonance, electron double resonance, and microwave optical double resonance).

Key words
atomic excitation -- mercury (metal) -- nuclear magnetic resonance and relaxation -- optical pumping