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Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (14/06/2002), NACHER Pierre-Jean (Dir.)
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DYNAMIQUE DE L'AIMANTATION DANS LES SOLUTIONS HELIUM3-HELIUM4 HYPERPOLARISEES
Nathalie Piegay1

Nous présentons une étude détaillée de l'évolution de l'aimantation nucléaire au sein d'une solution d'3He polarisé dans l'4He à pression de vapeur saturante à des températures de l'ordre de 1 K. En champ magnétique très faible (~mT), des mesures RMN précises sont réalisées sur des solutions 3He-4He hyperpolarisées, obtenues par liquéfaction de gaz polarisé par pompage optique. Nous avons mesuré deux quantités intrinsèques: le temps de relaxation longitudinale et le coefficient de diffusion de spin, susceptibles d'apporter des informations sur les interactions atomiques effectives dans les solutions non-dégénérées. Les précautions expérimentales prises (en particulier l'utilisation d'enduit de césium) garantissent une relaxation très peu influencée par les termes de surface et permettent d'extraire la relaxation due aux interactions dipolaires entre les noyaux des atomes d'3He. Nous avons mesuré des temps de relaxation allant jusqu'à 8 heures pour les solutions les plus diluées. Nous avons trouvé qu'à température fixée, le temps de relaxation dipolaire est inversement proportionnel à la densité en 3He, en accord avec la théorie des solutions quantiques diluées. Par contre, la mesure de la dépendance en température ne reflète pas clairement les prédictions théoriques existantes qui devront être revues. Nous avons mesuré des valeurs du coefficient de diffusion avec une grande précision et déterminé les conditions expérimentales où cette mesure n'est pas faussée par l'effet du champ dipolaire sur l'évolution de l'aimantation transverse. Nous avons systématiquement étudié l'évolution de cette aimantation après une simple impulsion 90° en fonction de la densité d'aimantation de l'échantillon et d'un gradient appliqué. Nous avons observé le développement d'instabilités dans l'évolution de l'aimantation dues au champ dipolaire. Il est également apparu que la refocalistion de l'aimantation transverse après une seconde impulsion 180° est profondément perturbée par le champ dipolaire.
1:  LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel
relaxation nucléaire longitudinale – 3He polarisé – résonance magnétique nucléaire – basses température – mélanges 3He-4He – instabilités RMN – échos multiples – champ dipolaire – coefficient de diffusion de spin – pompage optique de l'3He

We present a detailed study of the evolution of the nuclear magnetisation in 3He-4He polarised solutions at saturated vapour pressure at temperatures of order 1 K. Precise NMR measurements are made at low magnetic field (~mT), on 3He-4He hyperpolarised solutions which were produced by liquefaction of optically pump polarised gas. We have measured two intrinsic quantities: the longitudinal relaxation time and the coefficient of diffusion, which provide informations about effective atomic interactions in non-degenerate solutions. Precautions were taken (in particular, the use of cesium coating) to limit the effect of wall relaxation thereby allowing us to extract the relaxation due to dipolar interaction between the nucleus of 3He atoms. Relaxation times up to 8 hours have been measured in the most dilute solutions. At fixed temperature, dipolar relaxation time was found to be inversely proportionnal to the density of 3He, in agreement with the theory of dilute quantum mixtures. However, the temperature dependence does not agree with existing theoretical predictions, which should be revised. We have measured values of the coefficient of diffusion with great precision and determined the experimental conditions where the evolution of transverse magnetisation is not affected by the dipolar field. We have systematically studied the evolution of this magnetisation following a single 90° pulse as a function of magnetisation density of the sample and the applied gradient. We have observed the development of instabilities in the evolution of magnetisation due to the dipolar field. It was also found that the refocalisation of transverse magnetisation following a second 180° pulse is strongly affected by the dipolar field.