Parity violation in metals

Abstract
In this paper we study parity violation in metals, induced by the electroweak interaction of the conduction electrons with the nuclei of the lattice. The effects discussed here involve the same electroweak parameter - the weak charge Qw - as in atomic parity violation and the variation with the atomic number also obeys a Z3 law. The mechanisms which provide the enhancement necessary to bring the left-right asymmetry to the level of 10-5-10 -6 are however very different from the ones which are operating in atomic experiments. They can be viewed as long-range cooperative phenomena associated with the delocalization of the conduction electrons. The p.v. effects, not involving interband transitions, only appear when the metal is perturbed by an inhomogeneous magnetic field. An interesting example is the modification of the RKKY interaction between magnetic impurities. The actual observation of this effect, which is one of the very few cases of static manifestation of parity violation, appears unfortunately as a very difficult enterprise. More favourable experimental conditions could be achieved in magnetic electron spin resonance. The oscillating magnetization transmitted through a metallic slab is subjected to small rotation around the normal to the slab of about one milliradian per centimeter. Under these circumstances where the Landau levels are well separated, the spin resonance transition probability exhibits a left-right asymmetry of the order of 2 x 10-6 cotg θ, where θ is the angle between the a.c. and d.c. magnetic fields. Although our analysis is of general character, all the numerical estimates have been performed for the case of metallic caesium.

Résumé
Dans cet article, nous étudions la violation de la parité induite dans les métaux par l'interaction électrofaible des électrons de conduction avec les noyaux du réseau. Les effets que nous discutons ici mettent en jeu le même paramètre électrofaible - la charge faible Qw - que la violation de la parité dans les atomes et les variations avec le numéro atomique suivent également une loi en Z3. Les mécanismes qui fournissent le renforcement nécessaire pour amener l'asymétrie gauche-droite au niveau de 10-6 à 10-5 sont cependant très différents de ceux qui opèrent dans les expériences de physique atomique. Ils peuvent être considérés comme des phénomènes coopératifs à longue portée associés à la délocalisation des électrons de conduction. Les effets de violation de la parité ne faisant pas intervenir des transitions entre bandes différentes n'apparaissent qu'en présence d'un champ magnétique inhomogène. Un exemple intéressant est la modification de l'interaction RKKY entre impuretés magnétiques. L'observation effective de cet effet, qui constitue un des rares cas de manifestation de la violation de la parité en régime statique, apparait malheureusement comme une entreprise très difficile. Des conditions expérimentales plus favorables peuvent être créées en résonance magnétique électronique. La magnétisation oscillante transmise à travers une plaque métallique est assujettie à une petite rotation autour de la normale à la plaque qui est de l'ordre d'un milliradian par centimètre. Dans les circonstances où les niveaux de Landau sont bien séparés, la probabilité de transition à résonance présente une asymétrie gauche-droite de l'ordre de 2 x 10-6 cotg θ, où θ est l'angle entre champ magnétique statique et le champ oscillant. Bien que notre analyse soit de caractère général, les estimations numériques ont été faites dans le cas du césium métallique.