niveaux quantique 2s1/2 et 2p1/2 de l'hydrogène

[Jon83]

Bonjour à tous! et bonne année 2022 !
Dans l'atome d'hydrogène, pourquoi dit-on:
1) que le niveau 2s1/2 est métastable?
2) que le niveau 2p1/2 est instable ?
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[coussin]

Le niveau 2s1/2 est métastable car sa durée de vie est élevée. Une voie de désexcitation est justement le niveau 2p1/2 qui est juste en dessous (décalé par le Lamb Shift) mais la probabilité de cette transition est faible (car proportionnelle à la fréquence de la transition qui n'est que 1GHz). Une autre voie de désexcitation est vers le fondamental 1s mais ce n'est pas une transition dipolaire électrique à 1 photon donc peu probable.

Le niveau 2p1/2 est lui instable car sa durée de vie est très courte. La voie de désexcitation est vers le niveau fondamental 1s. De mémoire, le niveau 2p1/2 n'a une durée de vie que de quelques nanosecondes.

[coussin]

J'ai oublié la durée de vie du 2s1/2 mais je m'aventure à dire que c'est autour de la seconde...

[Jon83]

Bonjour!
Merci pour tes réponses.
J'ai cherché le calcul de la durée de vie de ce niveau 2S mais je n'e l'ai encore pas trouvé ...
Voici ce que j'ai glané dans une thèse de 1974 (mais sans détail de calcul): "Les transitions 2S1/2 vers 1S1/2 du type dipôle magnétique sont permises et le temps de vie correspondant a été calculé par G . Breit et E Teller [3] qui ont trouvé un temps de vie égal à 2 jours. La contribution la plus importante de désexcitation spontanée de l'état 2S1/2. provient d'une transition vers le fondamental avec émission de deux photons ; ce processus donne un temps de vie de l'ordre de 0.15 sec. Ce temps de vie est très long comparé au temps de vie de l'état. 02P1/2 .qui est de 1.595.10 sec."

[A voir en vidéo sur Futura]