J. Phys. France 36, 493-509 (1975)
DOI: 10.1051/jphys:01975003606049300

Parity violation induced by weak neutral currents in atomic physics. part II

M. A. Bouchiat¹ et C. Bouchiat<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne , Ecole Normale Supérieure, Paris, France
²  Laboratoire de Physique Théorique , Ecole Normale Supérieure, Paris, France

Abstract
The first part of this paper gives a detailed account of the evaluation of the electric dipole amplitude induced in alkali one-photon S-S transitions, by the parity violating electron-nucleus short range potential Vp.v. associated with the weak neutral currents. Two methods are presented : the first involves an explicit sum over the contributions of the P-states admixed with the S-states and incorporates the best information available on S-P electric dipole amplitudes. The second method, mathematically more elegant, avoids with the help of Green's function techniques any explicit sum over the P states, and, provided that some spin-orbit corrections are neglected, leads to a fairly simple formula involving Coulomb integrals tabulated in the literature and the interpolated quantum defects for S and P waves. The second part is devoted to a description of possible ways to detect parity violation induced in radiative S-S transitions, with a brief discussion of physical processes which could be a source of experimental difficulty. The last section of the paper deals with a theoretical analysis of the influence of a static electric field on the radiative S-S transitions. An evaluation of the induced electric dipole amplitude in the case of cesium indicates that it will compete with the magnetic dipole amplitude for electric fields larger than 10 V/cm. An interference effect between these two amplitudes gives rise to an electronic polarization in the final atomic state proportional to the vector product of the static electric field by the photon momentum which, in a typical case, could be as large as 64 %; the measurement of this interesting and rather peculiar effect will lead to a determination of the sign of the magnetic dipole amplitude. Moreover parity violation could manifest itself by a dependence of this electron polarization on the state of circular polarization of the incident photon.

Résumé
La première partie de ce papier décrit l'évaluation de l'amplitude dipolaire électrique pour les transitions S-S à un photon d'atomes alcalins, induite sous l'effet du potentiel électron-noyau, à courte portée, violant la parité, qui est associé aux courants faibles neutres. Deux méthodes sont présentées en détail : la première nécessite une sommation explicite sur les contributions des états P mélangés aux états S et utilise les informations les meilleures concernant les amplitudes dipolaires électriques S-P. La seconde méthode, mathématiquement plus élégante, évite toute sommation explicite sur les états P à l'aide de techniques de fonction de Green ; si l'on néglige quelques corrections spin-orbite, elle conduit à une formule simple contenant des intégrales de Coulomb tabulées dans la littérature et les defauts quantiques interpolés pour les ondes S et P. La seconde partie est consacrée à une description de moyens possibles permettant la détection de la violation de la parité dans les transitions radiatives S-S avec une brève discussion de processus physiques qui pourraient être une source de difficultés expérimentales. La dernière partie consiste en une analyse théorique de l'influence d'un champ électrique statique sur les transitions radiatives S-S. L'évaluation de l'amplitude du dipôle électrique induit dans le cas du césium indique qu'il y aura compétition avec l'amplitude du dipôle magnétique pour des champs électriques supérieurs à 10 V/cm. Un effet d'interférence entre ces 2 amplitudes donne lieu à une polarisation électronique dans l'état final pouvant atteindre jusqu'à 64 % dans un cas typique. La mesure de cet effet assez particulier aura l'intérêt de fournir le signe de l'amplitude du dipôle magnétique. De plus, la violation de la parité peut se manifester par une dépendance de cette polarisation électronique sur l'état de polarisation du photon incident.

PACS
1215M - Neutral currents.
3230 - Atomic spectra.

Key words
alkali metals -- atomic spectra -- Green's function methods -- neutral currents -- parity