L'hélium polarisé : méthodes et applications

Le pompage optique est une méthode qui permet d'atteindre de fortes polarisations de spin électronique et nucléaire dans un gaz d'hélium 4 ou d'hélium 3. Récemment des progrès ont été réalisés dans ce domaine grâce aux lasers infrarouges accordables. Des polarisations nucléaires de 50 % et plus ont ainsi été observées dans l'hélium 3 à température ambiante. Ces techniques, combinées avec celle des basses températures, permettent d'obtenir des polarisations d'environ 50 % dans un gaz d'hélium 3 relativement dense (n ∼ 10^18 cm-3) à 4 K. Ces résultats ouvrent des perspectives en ce qui concerne les applications de l'hélium polarisé, dont plusieurs sont discutées dans cet article : magnétomètres à hélium, gyroscopes à RMN, faisceaux de particules polarisées extraits de l'hélium pompé (ions, électrons, métastables, etc...), cibles d'hélium 3 polarisé pour la physique nucléaire, combustible d'hélium 3 pour les réacteurs de fusion contrôlée et enfin utilisation éventuelle de l'hélium solide métastable pour le stockage de l'énergie. Optical pumping is a method for creating large polarizations of electronic and nuclear spins in a gas of helium 4 and of helium 3. Recently some progress was made in this field with tunable infrared lasers. Nuclear polarizations over 50 % were thus obtained in helium 3 at room temperature. These techniques, combined with low temperature ones, allow polarizing to 50 % a relatively dense gas of helium 3 (n ∼ 10^18 cm-3) at 4 K. These results give a renewed interest to the applications of polarized helium, several of which are discussed in this article : helium magnetometers, NMR gyroscopes, beams of polarized particles extracted from the helium discharges (ions, electrons, metastable atoms, etc...), targets of polarized helium 3 for nuclear physics, helium 3 fuel for controlled fusion reactors and at last potential use of solid metastable helium for energy storage.