J. Phys. France 49, 2037-2044 (1988)
DOI: 10.1051/jphys:0198800490120203700

The E2 6S-7S amplitude in Cesium and its importance in a precise calibration of Epv1

M.-A. Bouchiat et J. Guéna

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l'Ecole Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75231 Paris, France

Abstract
Among all 6S-7S Cs transition amplitudes, Mhf1 induced by the off-diagonal hyperfine interaction has recently become the most precisely known on theoretical grounds. Consequently, it is now possible to achieve 0.3 % accuracy in the calibration of the parity violating amplitude E pv1 using Mhf1 as a standard. For this reason we address here the problem of a precise interpretation of the signals involved in the calibration procedure, namely those providing the ratio of Mhf1to the normal M1 amplitude. We show that the interpretation of the data can no longer omit the quadrupole electric amplitude E2 induced by the off diagonal hyperfine interaction. Including E2 substantially improves the agreement between determinations of Mhf 1/M1 derived from experiments based on different principles. A reanalysis of current experimental data gives Mhf 1/M1 = (188.6 ± 1.7) x 10-3 and E 2/Mhf1 = (42 ± 13) x 10-3. The last result is compatible with a recent theoretical evaluation. Using the revised Mhf1/β empirical ratio and the theoretical value of Mhf1 we arrive at a determination of the Stark vector polarizability β = (27.17 ± 0.35) a3 0 in excellent agreement with the semi-empirical determination βse = (27.2 ± 0.4) a 30.

Résumé
Parmi toutes les amplitudes de la transition 6S-7S du césium, M hf1, induite par interaction hyperfine non diagonale, est récemment devenue celle que la théorie prédit avec la plus grande précision. Il est désormais possible d'atteindre une précision de 0,3 % sur la calibration de l'amplitude violant la parité Epv1 en l'utilisant comme étalon. D'où la raison d'examiner ici le problème de l'interprétation précise des signaux mis en jeu dans la calibration, en particulier ceux qui fournissent le rapport entre Mhf1 et l'amplitude M1 normale. Nous montrons qu'il n'est plus possible, pour cette interprétation, d'omettre l'amplitude quadrupolaire électrique E2 induite par interaction hyperfine non diagonale. En incluant E2, l'accord entre les déterminations de Mhf 1/M1 provenant d'expériences de types différents se trouve nettement amélioré. Après réanalyse les données conduisent à M hf1/M1 = (188,6 ± 1,7) x 10 -3 et E2/Mhf1 = (42 ± 13) x 10-3. Ce dernier résultat est compatible avec une évaluation théorique approchée de E2. En combinant le rapport empirique Mhf1/β révisé à la valeur théorique de Mhf 1 nous parvenons à une détermination de la polarisabilité vectorielle Stark β = (27,17 ± 0,35) a30 en excellent accord avec la détermination semi-empirique βse = (27,2 ± 0,4) a30.

PACS
3270C - Oscillator strengths, lifetimes, transition moments.
3280Y - Weak-interaction effects in atoms.
3210F - Fine and hyperfine structure.

Key words
atomic hyperfine structure -- caesium -- calibration -- transition moments -- weak interactions atomic physics