Atomic quantum phase studies with a longitudinal Stern-Gerlach interferometer

(Received 31 January 1992, accepted 5 February 1992)

Abstract
A general description of atomic interferometers in terms of the scattering operator is given. The action of a longitudinal interferometer on an atom described by an incident polarized wavepacket is shown to be equivalent to a frame transformation, leading to a "beaded" atom. The special case of a pure longitudinal gradient of magnetic field and that of a spatially precessing field are examined. An experiment using metastable hydrogen atoms is presented and the results obtained in both situations mentioned above are discussed. Properties of beaded atoms produced by relatively strong fields ( G) are investigated by means of the intensity diagram of their electrically induced radiative decay.

Résumé
On donne une description générale des interféromètres atomiques en termes d'opérateur de diffusion. On montre que l'action d'un interféromètre longitudinal sur un atome représenté par un paquet d'onde polarisé se ramène à une transformation de référentiel. On examine le cas particulier d'un champ magnétique à gradient longitudinal et celui d'un champ précessant spatialement. Une réalisation expérimentale utilisant des atomes métastables d'hydrogène est ensuite présentée et les résultats obtenus dans les deux situations précédentes sont discutés. On étudie enfin les propriétés des atomes "en chalelet" produits par des champs de quelques 10 G, à partir du rayonnement induit par un champ électrique.