From a9ca1567fbd94529f815ef468eb859bdb799ff8c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: nfenwick Date: Fri, 7 Mar 2025 18:27:18 -0800 Subject: Add files from /home/DONE/43233.zip --- 43233-0.txt | 5561 +++++++++++++++++++++++++++++ 43233-0.zip | Bin 0 -> 94226 bytes 43233-8.txt | 5567 +++++++++++++++++++++++++++++ 43233-8.zip | Bin 0 -> 93316 bytes 43233-h.zip | Bin 0 -> 1086826 bytes 43233-h/43233-h.htm | 7128 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 43233-h/images/accolade-01.jpg | Bin 0 -> 965 bytes 43233-h/images/accolade-02.jpg | Bin 0 -> 955 bytes 43233-h/images/accolade-03.jpg | Bin 0 -> 765 bytes 43233-h/images/accolade-04.jpg | Bin 0 -> 762 bytes 43233-h/images/agrandissement.jpg | Bin 0 -> 789 bytes 43233-h/images/cover.jpg | Bin 0 -> 42823 bytes 43233-h/images/decorative.jpg | Bin 0 -> 986 bytes 43233-h/images/math-page-117.jpg | Bin 0 -> 2518 bytes 43233-h/images/math-page-118.jpg | Bin 0 -> 1147 bytes 43233-h/images/math-page-145a.jpg | Bin 0 -> 1366 bytes 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You may copy it, give it away or +re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included +with this eBook or online at www.gutenberg.org + + + + + +Title: Recherches sur les substances radioactives + + +Author: Marie Curie + + + +Release Date: July 16, 2013 [eBook #43233] + +Language: French + +Character set encoding: UTF-8 + + +***START OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES +RADIOACTIVES*** + + +E-text prepared by Claudine Corbasson and the Online Distributed +Proofreading Team (http://www.pgdp.net) from page images generously made +available by Internet Archive (http://archive.org) + + + +Note: Project Gutenberg also has an HTML version of this + file which includes the original illustrations. + See 43233-h.htm or 43233-h.zip: + (http://www.gutenberg.org/files/43233/43233-h/43233-h.htm) + or + (http://www.gutenberg.org/files/43233/43233-h.zip) + + + Images of the original pages are available through + Internet Archive. See + http://archive.org/details/recherchessurles00curi + + + Au lecteur + + Les mots en gras dans l'original sont entourés par des =. + + + + + +RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. + +THÈSE PRÉSENTÉE A LA FACULTÉ DES SCIENCES DE PARIS +POUR OBTENIR LE GRADE DE DOCTEUR ÈS SCIENCES PHYSIQUES; + +PAR + +Mme SKLODOWSKA CURIE. + +DEUXIÈME ÉDITION, REVUE ET CORRIGÉE. + + + + + + + +[Illustration] + +PARIS, +GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE +DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE, +Quai des Grands-Augustins, 55. +1904 + +PARIS.--IMPRIMERIE GAUTHIER-VILLARS, +35119 Quai des Grands-Augustins, 55. + + + + +RECHERCHES +SUR LES +SUBSTANCES RADIOACTIVES. + + + + +INTRODUCTION. + + +Le présent travail a pour but d'exposer les recherches que je poursuis +depuis plus de 4 ans sur les substances radioactives. J'ai commencé ces +recherches par une étude du rayonnement uranique qui a été découvert par +M. Becquerel. Les résultats auxquels ce travail me conduisit parurent +ouvrir une voie si intéressante, qu'abandonnant ses travaux en train, +M. Curie se joignit à moi, et nous réunîmes nos efforts en vue d'aboutir +à l'extraction des substances radioactives nouvelles et de poursuivre +leur étude. + +Dès le début de nos recherches nous avons cru devoir prêter des +échantillons des substances découvertes et préparées par nous à quelques +physiciens, en premier lieu à M. Becquerel, à qui est due la découverte +des rayons uraniques. Nous avons ainsi nous-mêmes facilité les +recherches faites par d'autres que nous sur les substances radioactives +nouvelles. A la suite de nos premières publications, M. Giesel en +Allemagne se mit d'ailleurs aussi à préparer de ces substances et en +prêta des échantillons à plusieurs savants allemands. Ensuite ces +substances furent mises en vente en France et en Allemagne, et le sujet +prenant de plus en plus d'importance donna lieu à un mouvement +scientifique, de sorte que de nombreux Mémoires ont paru et paraissent +constamment sur les corps radioactifs, principalement à l'étranger. Les +résultats des divers travaux français et étrangers sont nécessairement +enchevêtrés, comme pour tout sujet d'études nouveau et en voie de +formation. L'aspect de la question se modifie, pour ainsi dire, de jour +en jour. + +Cependant, au point de vue chimique, un point est définitivement établi; +_c'est l'existence d'un élément nouveau fortement radioactif: le +radium_. La préparation du chlorure de radium pur et la détermination du +poids atomique du radium constituent la partie la plus importante de mon +travail personnel. En même temps que ce travail ajoute aux corps simples +actuellement connus avec certitude un nouveau corps simple de propriétés +très curieuses, une nouvelle méthode de recherches chimiques se trouve +établie et justifiée. Cette méthode, basée sur la radioactivité, +considérée comme une propriété atomique de la matière, est précisément +celle qui nous a permis, à M. Curie et moi, de découvrir l'existence du +radium. + +Si, au point de vue chimique, la question que nous nous sommes +primitivement posée peut être considérée comme résolue, l'étude des +propriétés physiques des substances radioactives est en pleine +évolution. Certains points importants ont été établis, mais un grand +nombre de conclusions portent encore le caractère du provisoire. Cela +n'a rien d'étonnant, si l'on considère la complexité des phénomènes +auxquels donne lieu la radioactivité et les différences qui existent +entre les diverses substances radioactives. Les recherches des divers +physiciens qui étudient ces substances viennent constamment se +rencontrer et se croiser. Tout en cherchant à me conformer au but précis +de ce travail et à exposer surtout mes propres recherches, j'ai été +obligée d'exposer en même temps les résultats d'autres travaux dont la +connaissance est indispensable. + +J'ai d'ailleurs désiré faire de ce travail un Mémoire d'ensemble sur +l'état actuel de la question. + +J'ai exécuté ce Travail dans les laboratoires de l'École de Physique et +de Chimie industrielles de la Ville de Paris avec l'autorisation de +Schützenberger, le regretté Directeur de cette École, et de M. Lauth, le +Directeur actuel. Je tiens à exprimer ici toute ma reconnaissance pour +l'hospitalité bienveillante que j'ai reçue dans cette École. + + +HISTORIQUE. + +La découverte des phénomènes de la radioactivité se rattache aux +recherches poursuivies depuis la découverte des rayons Röntgen sur les +effets photographiques des substances phosphorescentes et fluorescentes. + +Les premiers tubes producteurs de rayons Röntgen étaient ces tubes sans +anticathode métallique. La source de rayons Röntgen se trouvait sur la +paroi de verre frappée par les rayons cathodiques; en même temps cette +paroi était vivement fluorescente. On pouvait alors se demander si +l'émission de rayons Röntgen n'accompagnait pas nécessairement la +production de la fluorescence, quelle que fût la cause de cette +dernière. Cette idée a été énoncée tout d'abord par M. Henri +Poincaré[1]. + + [1] _Revue générale des Sciences_, 30 janvier 1896. + +Peu de temps après, M. Henry annonça qu'il avait obtenu des impressions +photographiques au travers du papier noir à l'aide du sulfure de zinc +phosphorescent[2]. M. Niewenglowski obtint le même phénomène avec du +sulfure de calcium exposé à la lumière[3]. Enfin, M. Troost obtint de +fortes impressions photographiques avec de la blende hexagonale +artificielle phosphorescente agissant au travers du papier noir et un +gros carton[4]. + + [2] _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 312. + + [3] _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 386. + + [4] _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 564. + +Les expériences qui viennent d'être citées n'ont pu être reproduites +malgré les nombreux essais faits dans ce but. On ne peut donc nullement +considérer comme prouvé que le sulfure de zinc et le sulfure de calcium +soient capables d'émettre, sous l'action de la lumière, des radiations +invisibles qui traversent le papier noir et agissent sur les plaques +photographiques. + +M. Becquerel a fait des expériences analogues sur les sels d'uranium +dont quelques-uns sont fluorescents[5]. Il obtint des impressions +photographiques au travers du papier noir avec le sulfate double +d'uranyle et de potassium. + + [5] BECQUEREL, _Comptes rendus_, 1896 (plusieurs Notes). + +M. Becquerel crut d'abord que ce sel, qui est fluorescent, se comportait +comme le sulfure de zinc et le sulfure de calcium dans les expériences +de MM. Henry, Niewenglowski et Troost. Mais la suite de ses expériences +montra que le phénomène observé n'était nullement relié à la +fluorescence. Il n'est pas nécessaire que le sel soit éclairé; de plus, +l'uranium et tous ses composés, fluorescents ou non, agissent de même, +et l'uranium métallique est le plus actif. M. Becquerel trouva ensuite +qu'en plaçant les composés d'urane dans l'obscurité complète, ils +continuent à impressionner les plaques photographiques au travers du +papier noir pendant des années. M. Becquerel admit que l'uranium et ses +composés émettent des rayons particuliers: _rayons uraniques_. Il prouva +que ces rayons peuvent traverser des écrans métalliques minces et qu'ils +déchargent les corps électrisés. Il fit aussi des expériences d'après +lesquelles il conclut que les rayons uraniques éprouvent la réflexion, +la réfraction et la polarisation. + +Les travaux d'autres physiciens (Elster et Geitel, lord Kelwin, Schmidt, +Rutherford, Beattie et Smoluchowski) sont venus confirmer et étendre les +résultats des recherches de M. Becquerel, sauf en ce qui concerne la +réflexion, la réfraction et la polarisation des rayons uraniques, +lesquels, à ce point de vue, se comportent comme les rayons Röntgen, +comme cela a été reconnu par M. Rutherford d'abord et ensuite par M. +Becquerel lui-même. + + + + +CHAPITRE I. + +RADIOACTIVITÉ DE L'URANIUM ET DU THORIUM. +MINÉRAUX RADIOACTIFS. + + +_Rayons de Becquerel._--Les _rayons uraniques_, découverts par M. +Becquerel, impressionnent les plaques photographiques à l'abri de la +lumière; ils peuvent traverser toutes les substances solides, liquides +et gazeuses, à condition que l'épaisseur en soit suffisamment faible; en +traversant les gaz, ils les rendent faiblement conducteurs de +l'électricité[6]. + + [6] BECQUEREL, _Comptes rendus_, 1896 (plusieurs Notes). + +Ces propriétés des composés d'urane ne sont dues à aucune cause +excitatrice connue. Le rayonnement semble spontané; il ne diminue point +d'intensité quand on conserve les composés d'urane dans l'obscurité +complète pendant des années; il ne s'agit donc pas là d'une +phosphorescence particulière produite par la lumière. + +La spontanéité et la constance du rayonnement uranique se présentaient +comme un phénomène physique tout à fait extraordinaire. M. Becquerel a +conservé un morceau d'uranium pendant plusieurs années dans l'obscurité +et il a constaté qu'au bout de ce temps l'action sur la plaque +photographique n'avait pas varié sensiblement. MM. Elster et Geitel ont +fait une expérience analogue et ont trouvé également que l'action était +constante[7]. + + [7] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXVIII, p. 771.--ELSTER et + GEITEL, _Beibl._, t. XXI, p. 455. + +J'ai mesuré l'intensité du rayonnement de l'uranium en utilisant +l'action de ce rayonnement sur la conductibilité de l'air. La méthode de +mesures sera exposée plus loin. J'ai ainsi obtenu des nombres qui +prouvent la constance du rayonnement dans les limites de précision des +expériences, c'est-à-dire à 2 pour 100 ou 3 pour 100 près[8]. + + [8] Mme CURIE, _Revue générale des Sciences_, janvier 1899. + +On utilisait pour ces mesures un plateau métallique recouvert d'une +couche d'uranium en poudre; ce plateau n'était d'ailleurs pas conservé +dans l'obscurité, cette condition s'étant montrée sans importance +d'après les observateurs cités précédemment. Le nombre des mesures +effectuées avec ce plateau est très grand, et actuellement ces mesures +portent sur un intervalle de temps de 5 années. + +Des recherches furent faites pour reconnaître si d'autres substances +peuvent agir comme les composés d'urane. M. Schmidt publia le premier +que le thorium et ses composés possèdent également cette faculté[9]. Un +travail analogue fait en même temps m'a donné le même résultat. J'ai +publié ce travail, n'ayant pas encore eu connaissance de la publication +de M. Schmidt[10]. + + [9] SCHMIDT, _Wied. Ann._, t. LXV, p. 141. + + [10] Mme CURIE, _Comptes rendus_, avril 1898. + +Nous dirons que l'uranium, le thorium et leurs composés émettent des +_rayons de Becquerel_. J'ai appelé _radioactives_ les substances qui +donnent lieu à une émission de ce genre[11]. Ce nom a été depuis +généralement adopté. + + [11] P. CURIE et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 18 juillet 1898. + +Par leurs effets photographiques et électriques les rayons de Becquerel +se rapprochent des rayons de Röntgen. Ils ont aussi, comme ces derniers, +la faculté de traverser toute matière. Mais leur pouvoir de pénétration +est extrêmement différent: les rayons de l'uranium et du thorium sont +arrêtés par quelques millimètres de matière solide et ne peuvent +franchir dans l'air une distance supérieure à quelques centimètres; +tout au moins en est-il ainsi pour la grosse partie du rayonnement. + +Les travaux de divers physiciens, et, en premier lieu, de M. Rutherford, +ont montré que les rayons de Becquerel n'éprouvent ni réflexion +régulière, ni réfraction, ni polarisation[12]. + + [12] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier 1899. + +Le faible pouvoir pénétrant des rayons uraniques et thoriques conduirait +à les assimiler aux rayons secondaires qui sont produits par les rayons +Röntgen, et dont l'étude a été faite par M. Sagnac[13], plutôt qu'aux +rayons Röntgen eux-mêmes. + + [13] SAGNAC, _Comptes rendus_, 1897, 1898, 1899 (plusieurs Notes). + +D'autre part, on peut chercher à rapprocher les rayons de Becquerel de +rayons cathodiques se propageant dans l'air (rayons de Lenard). On sait +aujourd'hui que ces divers rapprochements sont tous légitimes. + + +_Mesure de l'intensité du rayonnement._--La méthode employée consiste +à mesurer la conductibilité acquise par l'air sous l'action des +substances radioactives; cette méthode a l'avantage d'être rapide et de +fournir des nombres qu'on peut comparer entre eux. L'appareil que j'ai +employé à cet effet se compose essentiellement d'un condensateur à +plateaux AB (_fig._ 1). La substance active finement pulvérisée est +étalée sur le plateau B; elle rend conducteur l'air entre les plateaux. +Pour mesurer cette conductibilité, on porte le plateau B à un potentiel +élevé, en le reliant à l'un des pôles d'une batterie de petits +accumulateurs P, dont l'autre pôle est à la terre. Le plateau A étant +maintenu au potentiel du sol par le fil CD, un courant électrique +s'établit entre les deux plateaux. Le potentiel du plateau A est indiqué +par un électromètre E. Si l'on interrompt en C la communication avec le +sol, le plateau A se charge, et cette charge fait dévier l'électromètre. +La vitesse de la déviation est proportionnelle à l'intensité du courant +et peut servir à la mesurer. + +[Illustration: Fig. 1.] + +Mais il est préférable de faire cette mesure en compensant la charge que +prend le plateau A, de manière à maintenir l'électromètre au zéro. Les +charges, dont il est question ici, sont extrêmement faibles; elles +peuvent être compensées au moyen d'un quartz piézo-électrique Q, dont +une armature est reliée au plateau A, et l'autre armature est à terre. +On soumet la lame de quartz à une traction connue produite par des poids +placés dans un plateau π; cette traction est établie progressivement et +a pour effet de dégager progressivement une quantité d'électricité +connue pendant un temps qu'on mesure. L'opération peut être réglée de +telle manière, qu'il y ait à chaque instant compensation entre la +quantité d'électricité qui traverse le condensateur et celle de signe +contraire que fournit le quartz[14]. On peut ainsi mesurer _en valeur +absolue_ la quantité d'électricité qui traverse le condensateur pendant +un temps donné, c'est-à-dire l'_intensité du courant_. La mesure est +indépendante de la sensibilité de l'électromètre. + + [14] On arrive très facilement à ce résultat en soutenant le poids à + la main et en ne le laissant peser que progressivement sur le plateau + π, et cela de manière à maintenir l'image de l'électromètre au zéro. + Avec un peu d'habitude on prend très exactement le tour de main + nécessaire pour réussir cette opération. Cette méthode de mesure des + faibles courants a été décrite par M. J. Curie dans sa thèse. + +En effectuant un certain nombre de mesures de ce genre, on voit que la +radioactivité est un phénomène susceptible d'être mesuré avec une +certaine précision. Elle varie peu avec la température, elle est à peine +influencée par les oscillations de la température ambiante; elle n'est +pas influencée par l'éclairement de la substance active. L'intensité du +courant qui traverse le condensateur augmente avec la surface des +plateaux. Pour un condensateur donné et une substance donnée le courant +augmente avec la différence de potentiel qui existe entre les plateaux, +avec la pression du gaz qui remplit le condensateur et avec la distance +des plateaux (pourvu que cette distance ne soit pas trop grande par +rapport au diamètre). Toutefois, pour de fortes différences de +potentiel, le courant tend vers une valeur limite qui est pratiquement +constante. C'est le _courant de saturation_ ou _courant limite_. De même +pour une certaine distance des plateaux assez grande, le courant ne +varie plus guère avec cette distance. C'est le courant obtenu dans ces +conditions qui a été pris comme mesure de radioactivité dans mes +recherches, le condensateur étant placé dans l'air à la pression +atmosphérique. + +Voici, à titre d'exemple, des courbes qui représentent l'intensité du +courant en fonction du champ moyen établi entre les plateaux pour deux +distances des plateaux différentes. Le plateau B était recouvert d'une +couche mince d'uranium métallique pulvérisé; le plateau A, réuni à +l'électromètre, était muni d'un anneau de garde. + +La figure 2 montre que l'intensité du courant devient constante pour les +fortes différences de potentiel entre les plateaux. La figure 3 +représente les mêmes courbes à une autre échelle, et comprend seulement +les résultats relatifs aux faibles différences de potentiel. Au début, +la courbe est rectiligne; le quotient de l'intensité du courant par la +différence de potentiel est constant pour les tensions faibles, et +représente la conductance initiale entre les plateaux. + +[Illustration: Fig. 2.] + +[Illustration: Fig. 3.] + +On peut donc distinguer deux constantes importantes caractéristiques du +phénomène observé: 1º la _conductance initiale_ pour différences de +potentiel faibles; 2º le _courant limite_ pour différences de potentiel +fortes. C'est le courant limite qui a été adopté comme mesure de la +radioactivité. + +En plus de la différence de potentiel que l'on établit entre les +plateaux, il existe entre ces derniers une force électromotrice de +contact, et ces deux causes de courant ajoutent leurs effets; c'est +pourquoi la valeur absolue de l'intensité du courant change avec le +signe de la différence de potentiel extérieure. Toutefois, pour des +différences de potentiel notables, l'effet de la force électromotrice de +contact est négligeable, et l'intensité du courant est alors la même, +quel que soit le sens du champ entre les plateaux. + +L'étude de la conductibilité de l'air et d'autres gaz soumis à l'action +des rayons de Becquerel a été faite par plusieurs physiciens[15]. Une +étude très complète du sujet a été publiée par M. Rutherford[16]. + + [15] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXIV, p. 800, 1897.--KELWIN, + BEATTIE et SMOLAN, _Nature_, t. LVI, 1897.--BEATTIE et SMOLUCHOWSKI, + _Phil. Mag._, t. XLIII, p. 418. + + [16] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier, 1899. + +Les lois de la conductibilité produite dans les gaz par les rayons de +Becquerel sont les mêmes que celles trouvées avec les rayons Röntgen. Le +mécanisme du phénomène paraît être le même dans les deux cas. La théorie +de l'ionisation des gaz par l'effet des rayons Röntgen ou Becquerel rend +très bien compte des faits observés. Cette théorie ne sera pas exposée +ici. Je rappellerai seulement les résultats auxquels elle conduit: + +1º Le nombre d'ions produits par seconde dans le gaz est considéré comme +proportionnel à l'énergie du rayonnement absorbé par le gaz; + +2º Pour obtenir le courant limite relatif à un rayonnement donné, il +faut, d'une part, faire absorber intégralement ce rayonnement par le +gaz, en employant une masse absorbante suffisante; d'autre part, il faut +utiliser pour la production du courant tous les ions créés, en +établissant un champ électrique assez fort pour que le nombre des ions +qui se recombinent devienne une fraction insignifiante du nombre total +des ions produits dans le même temps, qui sont presque tous entraînés +par le courant et amenés aux électrodes. Le champ électrique moyen +nécessaire pour obtenir ce résultat est d'autant plus élevé que +l'ionisation est plus forte. + +D'après des recherches récentes de M. Townsend, le phénomène est plus +complexe quand la pression du gaz est faible. Le courant semble d'abord +tendre vers une valeur limite constante quand la différence de potentiel +augmente; mais, à partir d'une certaine différence de potentiel, le +courant recommence à croître avec le champ, et cela avec une rapidité +très grande. M. Townsend admet que cet accroissement est dû à une +ionisation nouvelle produite par les ions eux-mêmes quand ceux-ci, sous +l'action du champ électrique, prennent une vitesse suffisante pour +qu'une molécule du gaz, rencontrée par un de ces projectiles, se trouve +brisée et divisée en ses ions constituants. Un champ électrique intense +et une pression faible favorisent cette ionisation par les ions déjà +présents, et, aussitôt que celle-ci commence à se produire, l'intensité +du courant croît constamment avec le champ moyen entre les plateaux[17]. +Le courant limite ne saurait donc être obtenu qu'avec des causes +ionisantes, dont l'intensité ne dépasse pas une certaine valeur, de +telle façon que la saturation corresponde à des champs pour lesquels +l'ionisation par choc des ions ne peut encore avoir lieu. Cette +condition se trouvait réalisée dans mes expériences. + + [17] TOWNSEND, _Phil. Mag._, 1901, 6e série, t. I, p. 198. + +L'ordre de grandeur des courants de saturation que l'on obtient avec les +composés d'urane est de 10^{-11} ampères pour un condensateur dont les +plateaux ont 8cm de diamètre et sont distants de 3cm. Les composés de +thorium donnent lieu à des courants du même ordre de grandeur, et +l'activité des oxydes d'uranium et de thorium est très analogue. + + +_Radioactivité des composés d'uranium et de thorium._--Voici les nombres +que j'ai obtenus avec divers composés d'urane; je désigne par _i_ +l'intensité du courant en ampères: + + _i_ × 10^{11}. + + Uranium métallique (contenant un peu + de carbone) 2,3 + Oxyde d'urane noir U_2 O_5 2,6 + Oxyde d'urane vert U_3 O_4 1,8 + Acide uranique hydraté 0,6 + Uranate de sodium 1,2 + Uranate de potassium 1,2 + Uranate d'ammonium 1,3 + Sulfate uraneux 0,7 + Sulfate d'uranyle et de potassium 0,7 + Azotate d'uranyle 0,7 + Phosphate de cuivre et d'uranyle 0,9 + Oxysulfure d'urane 1,2 + +L'épaisseur de la couche du composé d'urane employé a peu d'influence, +pourvu que la couche soit continue. Voici quelques expériences à ce +sujet: + + Épaisseur + de la couche. _i_ × 10^{11}. + mm + Oxyde d'urane 0,5 2,7 + » 3,0 3,0 + Uranate d'ammonium 0,5 1,3 + » 3,0 1,4 + +On peut conclure de là, que l'absorption des rayons uraniques par la +matière qui les émet est très forte, puisque les rayons venant des +couches profondes ne peuvent pas produire d'effet notable. + +Les nombres que j'ai obtenus avec les composés de thorium[18] m'ont +permis de constater: + +1º Que l'épaisseur de la couche employée a une action considérable, +surtout avec l'oxyde; + +2º Que le phénomène n'est régulier que si l'on emploie une couche active +mince (0mm,25 par exemple). Au contraire, quand on emploie une couche de +matière épaisse (6mm), on obtient des nombres oscillant entre des +limites étendues, surtout dans le cas de l'oxyde: + + Épaisseur + de la couche. _i_ × 10^{11}. + mm + Oxyde de thorium 0,25 2,2 + » 0,5 2,5 + » 2,5 4,7 + » 3,0 5,5 en moyenne + » 6,0 5,5 » + Sulfate de thorium 0,25 0,8 + +Il y a dans la nature du phénomène une cause d'irrégularités qui +n'existe pas dans le cas des composés d'urane. Les nombres obtenus pour +une couche d'oxyde de 6mm d'épaisseur variaient entre 3,7 et 7,3. + + [18] Mme CURIE, _Comptes rendus_, avril 1898. + +Les expériences que j'ai faites sur l'absorption des rayons uraniques et +thoriques ont montré que les rayons thoriques sont plus pénétrants que +les rayons uraniques et que les rayons émis par l'oxyde de thorium en +couche épaisse sont plus pénétrants que ceux qu'il émet en couche mince. +Voici, par exemple, les nombres qui indiquent la fraction du +rayonnement que transmet une lame d'aluminium dont l'épaisseur est +0mm,01: + + Fraction + du rayonnement + transmise + Substance rayonnante. par la lame. + Uranium 0,18 + Oxyde d'urane U_2 O_5 0,20 + Uranate d'ammonium 0,20 + Phosphate d'urane et de cuivre 0,21 + mm + Oxyde de thorium sous épaisseur. 0,25 0,38 + » » 0,5 0,47 + » » 3,0 0,70 + » » 6,0 0,70 + Sulfate de thorium 0,25 0,38 + +Avec les composés d'urane, l'absorption est la même quel que soit le +composé employé, ce qui porte à croire que les rayons émis par les +divers composés sont de même nature. + +Les particularités de la radiation thorique ont été l'objet de +publications très complètes. M. Owens[19] a montré que la constance du +courant n'est obtenue qu'au bout d'un temps assez long en appareil clos, +et que l'intensité du courant est fortement réduite par l'action d'un +courant d'air (ce qui n'a pas lieu pour les composés d'uranium). M. +Rutherford a fait des expériences analogues et les a interprétées en +admettant que le thorium et ses composés émettent non seulement des +rayons de Becquerel, mais encore une _émanation,_ constituée par des +particules extrêmement ténues, qui restent radioactives pendant quelque +temps après leur émission et peuvent être entraînées par un courant +d'air[20]. + + [19] OWENS, _Phil. Mag._, octobre 1899. + + [20] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier 1900. + +Les caractères de la radiation thorique qui sont relatifs à l'influence +de l'épaisseur de la couche employée et à l'action des courants d'air +ont une liaison étroite avec le phénomène de la _radioactivité induite +et de sa propagation de proche en proche_. Ce phénomène a été observé +pour la première fois avec le radium et sera décrit plus loin. + +La radioactivité des composés d'uranium et de thorium se présente comme +une _propriété atomique_. M. Becquerel avait déjà observé que tous les +composés d'uranium sont actifs et avait conclu que leur activité était +due à la présence de l'élément uranium; il a montré également que +l'uranium était plus actif que ses sels[21]. J'ai étudié à ce point de +vue les composés de l'uranium et du thorium et j'ai fait un grand nombre +de mesures de leur activité dans diverses conditions. Il résulte de +l'ensemble de ces mesures que la radioactivité de ces substances est +bien effectivement une propriété atomique. Elle semble ici liée à la +présence des atomes des deux éléments considérés et n'est détruite ni +par les changements d'état physique ni par les transformations +chimiques. Les combinaisons chimiques et les mélanges contenant de +l'uranium ou du thorium sont d'autant plus actifs qu'ils contiennent une +plus forte proportion de ces métaux, toute matière inactive agissant à +la fois comme matière inerte et matière absorbant le rayonnement. + + [21] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 1086. + + +_La radioactivité atomique est-elle un phénomène général?_--Comme il a +été dit plus haut, j'ai cherché si d'autres substances que les composés +d'uranium et de thorium étaient radioactives. J'ai entrepris cette +recherche dans l'idée qu'il était fort peu probable que la +radioactivité, considérée comme propriété atomique, appartînt à une +certaine espèce de matière, à l'exclusion de toute autre. Les mesures +que j'ai faites me permettent de dire que pour les éléments chimiques +actuellement considérés comme tels, y compris les plus rares et les plus +hypothétiques, les composés étudiés par moi ont été toujours au moins +100 fois moins actifs dans mon appareil que l'uranium métallique. Dans +le cas des éléments répandus, j'ai étudié plusieurs composés; dans le +cas des corps rares, j'ai étudié les composés que j'ai pu me procurer. + +Voici la liste des substances qui ont fait partie de mon étude sous +forme d'élément ou de combinaison: + +1º Tous les métaux ou métalloïdes que l'on trouve facilement et +quelques-uns, plus rares, produits purs, provenant de la collection de +M. Etard, à l'École de Physique et de Chimie industrielles de la Ville +de Paris; + +2º Les corps rares suivants: gallium, germanium, néodyme, praséodyme, +niobium, scandium, gadolinium, erbium, samarium et rubidium +(échantillons prêtés par M. Demarçay); yttrium, ytterbium avec nouvel +erbium [échantillons prêtés par M. Urbain[22]]; + + [22] Je suis très reconnaissante aux savants cités plus haut, auxquels + je dois des échantillons qui ont servi pour mon étude. Je remercie + également M. Moissan qui a bien voulu donner pour cette étude de + l'uranium métallique. + +3º Un grand nombre de roches et de minéraux. + +Dans les limites de sensibilité de mon appareil je n'ai pas trouvé de +substance simple autre que l'uranium et le thorium, qui soit douée de +radioactivité atomique. Il convient toutefois de dire quelques mots sur +ce qui est relatif au phosphore. Le phosphore blanc humide, placé entre +les plateaux du condensateur, rend conducteur l'air entre les +plateaux[23]. Toutefois, je ne considère pas ce corps comme radioactif à +la façon de l'uranium et du thorium. Le phosphore, en effet, dans ces +conditions, s'oxyde et émet des rayons lumineux, tandis que les composés +d'uranium et de thorium sont radioactifs sans éprouver aucune +modification chimique appréciable par les moyens connus. De plus, le +phosphore n'est actif ni à l'état de phosphore rouge, ni à l'état de +combinaison. + + [23] ELSTER et GEITEL, _Wied. Ann._, 1890. + +Dans un travail récent, M. Bloch vient de montrer que le phosphore, en +s'oxydant en présence de l'air, donne naissance à des ions très peu +mobiles qui rendent l'air conducteur et provoquent la condensation de la +vapeur d'eau[24]. + + [24] BLOCH, _Société de Physique_, 6 février 1903. + +Certains travaux récents conduiraient à admettre que la radioactivité +appartient à toutes les substances à un degré extrêmement faible[25]. +L'identité de ces phénomènes très faibles avec les phénomènes de la +radioactivité atomique ne peut encore être considérée comme établie. + + [25] MAC LENNAN et BURTON, _Phil. Mag._, juin 1903.--STRUTT, _Phil. + Mag._, juin 1903.--LESTER COOKE, _Phil. Mag._, octobre 1903. + +L'uranium et le thorium sont les deux éléments qui possèdent les plus +forts poids atomiques (240 et 232); ils se rencontrent fréquemment dans +les mêmes minéraux. + + +_Minéraux radioactifs._--J'ai examiné dans mon appareil plusieurs +minéraux[26]; certains d'entre eux se sont montrés actifs, entre autres +la pechblende, la chalcolite, l'autunite, la monazite, la thorite, +l'orangite, la fergusonite, la clévéite, etc. Voici un Tableau qui donne +en ampères l'intensité _i_ du courant obtenu avec l'uranium métallique +et avec divers minéraux. + + _i_ × 10^{11}. + Uranium 2,3 + Pechblende de Johanngeorgenstadt 8,3 + » de Joachimsthal 7,0 + Pechblende de Pzibran 6,5 + » de Cornwallis 1,6 + Clévéite 1,4 + Chalcolite 5,2 + Autunite 2,7 + { 0,1 + { 0,3 + Thorites diverses { 0,7 + { 1,3 + { 1,4 + Orangite 2,0 + Monazite 0,5 + Xenotime 0,03 + Aeschynite 0,7 + Fergusonite, 2 échantillons { 0,4 + { 0,1 + Samarskite 1,1 + Niobite, 2 échantillons { 0,1 + { 0,3 + Tantalite 0,02 + Carnotite[27] 6,2 + + [26] Plusieurs échantillons de minéraux de la collection du Muséum ont + été obligeamment mis à ma disposition par M. Lacroix. + + [27] La carnotite est un minerai de vanadate d'urane récemment + découvert par Friedel et Cumenge. + +Le courant obtenu avec l'orangite (minerai d'oxyde de thorium) variait +beaucoup avec l'épaisseur de la couche employée. En augmentant cette +épaisseur depuis 0mm,25 à 6mm, on faisait croître le courant de 1,8 à +2,3. + +Tous les minéraux qui se montrent radioactifs contiennent de l'uranium +ou du thorium; leur activité n'a donc rien d'étonnant, mais l'intensité +du phénomène pour certains minéraux est inattendue. Ainsi, on trouve des +pechblendes (minerais d'oxyde d'urane) qui sont 4 fois plus actives que +l'uranium métallique. La chalcolite (phosphate de cuivre et d'urane +cristallisé) est 2 fois plus active que l'uranium. L'autunite (phosphate +d'urane et de chaux) est aussi active que l'uranium. Ces faits étaient +en désaccord avec les considérations précédentes, d'après lesquelles +aucun minéral n'aurait dû se montrer plus actif que l'uranium ou le +thorium. + +Pour éclaircir ce point, j'ai préparé de la chalcolite artificielle par +le procédé de Debray, en partant de produits purs. Ce procédé consiste à +mélanger une dissolution d'azotate d'uranyle avec une dissolution de +phosphate de cuivre dans l'acide phosphorique, et à chauffer vers 50° ou +60°. Au bout de quelque temps, des cristaux de chalcolite se forment +dans la liqueur[28]. La chalcolite ainsi obtenue possède une activité +tout à fait normale, étant donnée sa composition; elle est deux fois et +demie moins active que l'uranium. + + [28] DEBRAY, _Ann. de Chim. et de Phys._, 3e série, t. LXI, p. 445 + +Il devenait dès lors très probable que si la pechblende, la chalcolite, +l'autunite ont une activité si forte, c'est que ces substances +renferment en petite quantité une matière fortement radioactive, +différente de l'uranium, du thorium et des corps simples actuellement +connus. J'ai pensé que, s'il en était effectivement ainsi, je pouvais +espérer extraire cette substance du minerai par les procédés ordinaires +de l'analyse chimique. + + + + +CHAPITRE II. + +LES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES. + + +_Méthode de recherches._--Les résultats de l'étude des minéraux +radioactifs, énoncés dans le Chapitre précédent, nous ont engagés, M. +Curie et moi, à chercher à extraire de la pechblende une nouvelle +substance radioactive. Notre méthode de recherches ne pouvait être basée +que sur la radioactivité, puisque nous ne connaissions aucun autre +caractère de la substance hypothétique. Voici comment on peut se servir +de la radioactivité pour une recherche de ce genre. On mesure la +radioactivité d'un produit, on effectue sur ce produit une séparation +chimique; on mesure la radioactivité de tous les produits obtenus, et +l'on se rend compte si la substance radioactive est restée intégralement +avec l'un d'eux, ou bien si elle s'est partagée entre eux et dans quelle +proportion. On a ainsi une indication qui peut être comparée, en une +certaine mesure, à celle que pourrait fournir l'analyse spectrale. Pour +avoir des nombres comparables, il faut mesurer l'activité des substances +à l'état solide et bien desséchées. + + +_Polonium, radium, actinium._--L'analyse de la pechblende, avec le +concours de la méthode qui vient d'être exposée, nous a conduits à +établir l'existence, dans ce minéral, de deux substances fortement +radioactives, chimiquement différentes: le _polonium_, trouvé par nous, +et le _radium_, que nous avons découvert en collaboration avec M. +Bémont[29]. + + [29] P. CURIE et Mme CURIE, _Comptes rendus_, juillet 1898.--P. CURIE, + Mme CURIE et G. BÉMONT, _Comptes rendus_, décembre 1898. + +Le _polonium_ est une substance voisine du bismuth au point de vue +analytique et l'accompagnant dans les séparations. On obtient du bismuth +de plus en plus riche en polonium par l'un des procédés de +fractionnement suivants: + +1º Sublimation des sulfures dans le vide; le sulfure actif est beaucoup +plus volatil que le sulfure de bismuth. + +2º Précipitation des solutions azotiques par l'eau; le sous-nitrate +précipité est beaucoup plus actif que le sel qui reste dissous. + +3º Précipitation par l'hydrogène sulfuré d'une solution chlorhydrique +extrêmement acide; les sulfures précipités sont considérablement plus +actifs que le sel qui reste dissous. + +Le _radium_ est une substance qui accompagne le baryum retiré de la +pechblende; il suit le baryum dans ses réactions et s'en sépare par +différence de solubilité des chlorures dans l'eau, l'eau alcoolisée ou +l'eau additionnée d'acide chlorhydrique. Nous effectuons la séparation +des chlorures de baryum et de radium, en soumettant leur mélange à une +cristallisation fractionnée, le chlorure de radium étant moins soluble +que celui de baryum. + +Une troisième substance fortement radioactive a été caractérisée dans la +pechblende par M. Debierne, qui lui a donné le nom d'_actinium_[30]. +L'actinium accompagne certains corps du groupe du fer contenus dans la +pechblende; il semble surtout voisin du thorium dont il n'a pu encore +être séparé. L'extraction de l'actinium de la pechblende est une +opération très pénible, les séparations étant généralement incomplètes. + + [30] DEBIERNE, _Comptes rendus_, octobre 1899 et avril 1900. + +Toutes les trois substances radioactives nouvelles se trouvent dans la +pechblende en quantité absolument infinitésimale. Pour les obtenir à +l'état concentré, nous avons été obligés d'entreprendre le traitement de +plusieurs tonnes de résidus de minerai d'urane. Le gros traitement se +fait dans une usine; il est suivi de tout un travail de purification et +de concentration. Nous arrivons ainsi à extraire de ces milliers de +kilogrammes de matière première quelques décigrammes de produits qui +sont prodigieusement actifs par rapport au minerai dont ils proviennent. +Il est bien évident que l'ensemble de ce travail est long, pénible et +coûteux[31]. + + [31] Nous avons de nombreuses obligations envers tous ceux qui nous + sont venus en aide dans ce travail. Nous remercions bien sincèrement + MM. Mascart et Michel Lévy pour leur appui bienveillant. Grâce à + l'intervention bienveillante de M. le professeur Suess, le + gouvernement autrichien a mis gracieusement à notre disposition la + première tonne de résidu traitée (provenant de l'usine de l'État, à + Joachimsthal, en Bohème). L'Académie des Sciences de Paris, la Société + d'Encouragement pour l'Industrie nationale, un donateur anonyme, nous + ont fourni le moyen de traiter une certaine quantité de produit. Notre + ami, M. Debierne, a organisé le traitement du minerai, qui a été + effectué dans l'usine de la Société centrale de Produits chimiques. + Cette Société a consenti à effectuer le traitement sans y chercher de + bénéfice. A tous nous adressons nos remerciments bien sincères. + + Plus récemment, l'Institut de France a mis à notre disposition une + somme de 20000fr pour l'extraction des matières radioactives. Grâce à + cette somme, nous avons pu mettre en train le traitement de 5t de + minerai. + +D'autres substances radioactives nouvelles ont encore été signalées à la +suite de notre travail. M. Giesel, d'une part, MM. Hoffmann et Strauss, +d'autre part, ont annoncé l'existence probable d'une substance +radioactive voisine du plomb par ses propriétés chimiques. On ne possède +encore que peu de renseignements sur cette substance[32]. + + [32] GIESEL, _Ber. deutsch. chem. Gesell._, t. XXXIV, 1901, p. + 3775.--HOFFMANN et STRAUSS, _Ber. deutsch. chem. Gesell._, t. XXXIII, + 1900, p. 3126. + +De toutes les substances radioactives nouvelles, le radium est, jusqu'à +présent, la seule qui ait été isolée à l'état de sel pur. + + +_Spectre du radium._--Il était de première importance de contrôler, par +tous les moyens possibles, l'hypothèse, faite dans ce travail, de +l'existence d'éléments nouveaux radioactifs. L'analyse spectrale est +venue, dans le cas du radium, confirmer d'une façon complète cette +hypothèse. + +M. Demarçay a bien voulu se charger de l'examen des substances +radioactives nouvelles, par les procédés rigoureux qu'il emploie dans +l'étude des spectres d'étincelle photographiés. + +Le concours d'un savant aussi compétent a été pour nous un grand +bienfait, et nous lui gardons une reconnaissance profonde d'avoir +consenti à faire ce travail. Les résultats de l'analyse spectrale sont +venus nous apporter la certitude, alors que nous étions encore dans le +doute sur l'interprétation des résultats de nos recherches[33]. + + [33] Tout récemment, nous avons eu la douleur de voir mourir ce savant + si distingué, alors qu'il poursuivait ses belles recherches sur les + terres rares et sur la spectroscopie, par des méthodes dont on ne + saurait trop admirer la perfection et la précision. Nous conservons un + souvenir ému de la parfaite obligeance avec laquelle il avait consenti + à prendre part à notre travail. + +Les premiers échantillons de chlorure de baryum radifère médiocrement +actif, examinés par Demarçay, lui montrèrent, en même temps que les +raies du baryum, une raie nouvelle d'intensité notable et de longueur +d'onde λ = 381μμ,47 dans le spectre ultra-violet. Avec des produits plus +actifs, préparés ensuite, Demarçay vit la raie 381μμ,47 se renforcer; en +même temps d'autres raies nouvelles apparurent, et dans le spectre les +raies nouvelles et les raies du baryum avaient des intensités +comparables. Une nouvelle concentration a fourni un produit, pour +lequel le nouveau spectre domine, et les trois plus fortes raies du +baryum, seules visibles, indiquent seulement la présence de ce métal à +l'état d'impureté. Ce produit peut être considéré comme du chlorure de +radium à peu près pur. Enfin j'ai pu, par une nouvelle purification, +obtenir un chlorure extrêmement pur, dans le spectre duquel les deux +raies dominantes du baryum sont à peine visibles. + +Voici, d'après Demarçay[34], la liste des raies principales du radium +pour la portion du spectre comprise entre λ = 500,0 et λ = 350,0 +millièmes de micron (μμ). L'intensité de chaque raie est indiquée par un +nombre, la plus forte raie étant marquée 16. + + λ. Intensité. λ. Intensité. + 482,63 10 453,35 9 + 472,69 5 443,61 8 + 469,98 3 434,06 12 + 469,21 7 381,47 16 + 468,30 14 364,96 12 + 464,19 4 + + [34] DEMARÇAY, _Comptes rendus_, décembre 1898, novembre 1899 et + juillet 1900. + +Toutes les raies sont nettes et étroites, les trois raies 381,47, 468,30 +et 434,06 sont fortes; elles atteignent l'égalité avec les raies les +plus intenses actuellement connues. On aperçoit également dans le +spectre deux bandes nébuleuses fortes. La première, symétrique, s'étend +de 463,10 à 462,19 avec maximum à 462,75. La deuxième, plus forte, est +dégradée vers l'ultra-violet; elle commence brusquement à 446,37, passe +par un maximum à 445,52; la région du maximum s'étend jusqu'à 445,34, +puis une bande nébuleuse, graduellement dégradée, s'étend jusque vers +439. + +Dans la partie la moins réfrangible non photographiée du spectre +d'étincelle, la seule raie notable est la raie 566,5 (environ), bien +plus faible cependant que 482,63. + +L'aspect général du spectre est celui des métaux alcalino-terreux; on +sait que ces métaux ont des spectres de raies fortes avec quelques +bandes nébuleuses. + +D'après Demarçay, le radium peut figurer parmi les corps ayant la +réaction spectrale la plus sensible. J'ai, d'ailleurs, pu conclure, +d'après mon travail de concentration, que, dans le premier échantillon +examiné qui montrait nettement la raie 381,47, la proportion de radium +devait être très faible (peut-être de 0,02 pour 100). Cependant, il faut +une activité 50 fois plus grande que celle de l'uranium métallique pour +apercevoir nettement la raie principale du radium dans les spectres +photographiés. Avec un électromètre sensible, on peut déceler la +radioactivité d'un produit quand elle n'est que 1/100 de celle de +l'uranium métallique. On voit que, pour déceler la présence du radium, +la radioactivité est un caractère plusieurs milliers de fois plus +sensible que la réaction spectrale. + +Le bismuth à polonium très actif et le thorium à actinium très actif, +examinés par Demarçay, n'ont encore respectivement donné que les raies +du bismuth et du thorium. + +Dans une publication récente, M. Giesel[35], qui s'est occupé de la +préparation du radium, annonce que le bromure de radium donne lieu à une +coloration carmin de la flamme. Le spectre de flamme du radium contient +deux belles bandes rouges, une raie dans le bleu vert et deux lignes +faibles dans le violet. + + [35] GIESEL, _Phys. Zeitschrift_, 15 septembre 1902. + + +_Extraction des substances radioactives nouvelles._--La première partie +de l'opération consiste à extraire des minerais d'urane le baryum +radifère, le bismuth polonifère et les terres rares contenant +l'actinium. Ces trois premiers produits ayant été obtenus, on cherche, +pour chacun d'eux, à isoler la substance radioactive nouvelle. Cette +deuxième partie du traitement se fait par une méthode de fractionnement. +On sait qu'il est difficile de trouver un moyen de séparation très +parfait entre des éléments très voisins; les méthodes de fractionnement +sont donc tout indiquées. D'ailleurs, quand un élément se trouve mélangé +à un autre à l'état de trace, on ne peut appliquer au mélange une +méthode de séparation parfaite, même en admettant que l'on en connaisse +une; on risquerait, en effet, de perdre la trace de matière qui aurait +pu être séparée dans l'opération. + +Je me suis occupée spécialement du travail ayant pour but l'isolement du +radium et du polonium. Après un travail de quelques années, je n'ai +encore réussi que pour le premier de ces corps. + +La pechblende étant un minerai coûteux, nous avons renoncé à en traiter +de grandes quantités. En Europe, l'extraction de ce minerai se fait dans +la mine de Joachimsthal, en Bohême. Le minerai broyé est grillé avec du +carbonate de soude, et la matière résultant de ce traitement est +lessivée d'abord à l'eau chaude, puis à l'acide sulfurique étendu. La +solution contient l'uranium qui donne à la pechblende sa valeur. Le +résidu insoluble est rejeté. + +Ce résidu contient des substances radioactives; son activité est 4 fois +et demie plus grande que celle de l'uranium métallique. Le gouvernement +autrichien, auquel appartient la mine, nous a gracieusement donné une +tonne de ce résidu pour nos recherches, et a autorisé la mine à nous +fournir plusieurs autres tonnes de cette matière. + +Il n'était guère facile de faire le premier traitement du résidu à +l'usine par les mêmes procédés qu'au laboratoire. M. Debierne a bien +voulu étudier cette question et organiser le traitement dans l'usine. Le +point le plus important de la méthode qu'il a indiquée consiste à +obtenir la transformation des sulfates en carbonates par l'ébullition de +la matière avec une dissolution concentrée de carbonate de soude. Ce +procédé permet d'éviter la fusion avec le carbonate de soude. + +Le résidu contient principalement des sulfates de plomb et de chaux, de +la silice, de l'alumine et de l'oxyde de fer. On y trouve, en outre, en +quantité plus ou moins grande, presque tous les métaux (cuivre, bismuth, +zinc, cobalt, manganèse, nickel, vanadium, antimoine, thallium, terres +rares, niobium, tantale, arsenic, baryum, etc.). Le radium se trouve, +dans ce mélange, à l'état de sulfate et en constitue le sulfate le moins +soluble. Pour le mettre en dissolution, il faut éliminer autant que +possible l'acide sulfurique. Pour cela, on commence par traiter le +résidu par une solution concentrée et bouillante de soude ordinaire. +L'acide sulfurique combiné au plomb, à l'alumine, à la chaux, passe, en +grande partie, en dissolution à l'état de sulfate de soude que l'on +enlève par des lavages à l'eau. La dissolution alcaline enlève en même +temps du plomb, de la silice, de l'alumine. La portion insoluble lavée à +l'eau est attaquée par l'acide chlorhydrique ordinaire. Cette opération +désagrège complètement la matière et en dissout une grande partie. De +cette dissolution on peut retirer le polonium et l'actinium: le premier +est précipité par l'hydrogène sulfuré, le second se trouve dans les +hydrates précipités par l'ammoniaque dans la dissolution séparée des +sulfures et peroxydée. Quant au radium, il reste dans la portion +insoluble. Cette portion est lavée à l'eau, puis traitée par une +dissolution concentrée et bouillante de carbonate de soude. S'il ne +restait plus que peu de sulfates non attaqués, cette opération a pour +effet de transformer complètement les sulfates de baryum et de radium en +carbonates. On lave alors la matière très complètement à l'eau, puis on +l'attaque par l'acide chlorhydrique étendu exempt d'acide sulfurique. La +dissolution contient le radium, ainsi que du polonium et de l'actinium. +On la filtre et on la précipite par l'acide sulfurique. On obtient ainsi +des sulfates bruts de baryum radifère contenant aussi de la chaux, du +plomb, du fer et ayant aussi entraîné un peu d'actinium. La dissolution +contient encore un peu d'actinium et de polonium qui peuvent en être +retirés comme de la première dissolution chlorhydrique. + +On retire d'une tonne de résidu 10kg à 20kg de sulfates bruts, dont +l'activité est de 30 à 60 fois plus grande que celle de l'uranium +métallique. On procède à leur purification. Pour cela, on les fait +bouillir avec du carbonate de soude et on les transforme en chlorures. +La dissolution est traitée par l'hydrogène sulfuré, ce qui donne une +petite quantité de sulfures actifs contenant du polonium. On filtre la +dissolution, on la peroxyde par l'action du chlore et on la précipite +par de l'ammoniaque pure. + +Les oxydes et hydrates précipités sont très actifs, et l'activité est +due à l'actinium. La dissolution filtrée est précipitée par le carbonate +de soude. Les carbonates alcalino-terreux précipités sont lavés et +transformés en chlorures. + +Ces chlorures sont évaporés à sec et lavés avec de l'acide chlorhydrique +concentré pur. Le chlorure de calcium se dissout presque entièrement, +alors que le chlorure de baryum radifère reste insoluble. On obtient +ainsi, par tonne de matière première, 8kg environ de chlorure de baryum +radifère, dont l'activité est environ 60 fois plus grande que celle de +l'uranium métallique. Ce chlorure est prêt pour le fractionnement. + + +_Polonium._--Comme il a été dit plus haut, en faisant passer l'hydrogène +sulfuré dans les diverses dissolutions chlorhydriques obtenues au cours +du traitement, on précipite des sulfures actifs dont l'activité est due +au polonium. + +Ces sulfures contiennent principalement du bismuth, un peu de cuivre et +de plomb; ce dernier métal ne s'y trouve pas en forte proportion, parce +qu'il a été en grande partie enlevé par la dissolution sodique, et parce +que son chlorure est peu soluble. L'antimoine et l'arsenic ne se +trouvent dans les oxydes qu'en quantité minime, leurs oxydes ayant été +dissous par la soude. Pour avoir de suite des sulfures très actifs, on +employait le procédé suivant: les dissolutions chlorhydriques très +acides étaient précipitées par l'hydrogène sulfuré: les sulfures qui se +précipitent dans ces conditions sont très actifs, on les emploie pour la +préparation du polonium; dans la dissolution il reste des substances +dont la précipitation est incomplète en présence d'un excès d'acide +chlorhydrique (bismuth, plomb, antimoine). Pour achever la +précipitation, on étend la dissolution d'eau, on la traite à nouveau par +l'hydrogène sulfuré et l'on obtient une seconde portion de sulfures +beaucoup moins actifs que les premiers, et qui, généralement, ont été +rejetés. Pour la purification ultérieure des sulfures, on les lave au +sulfure d'ammonium, ce qui enlève les traces restantes d'antimoine et +d'arsenic. Puis on les lave à l'eau additionnée d'azotate d'ammonium et +on les traite par l'acide azotique étendu. + +La dissolution n'est jamais complète; on obtient toujours un résidu +insoluble plus ou moins important que l'on traite à nouveau si on le +juge utile. La dissolution est réduite à un petit volume et précipitée +soit par l'ammoniaque, soit par beaucoup d'eau. Dans les deux cas le +plomb et le cuivre restent en dissolution; dans le second cas un peu de +bismuth à peine actif reste dissous également. + +Le précipité d'oxydes ou de sous-azotates est soumis à un fractionnement +de la manière suivante: on dissout le précipité dans l'acide azotique, +on ajoute de l'eau à la dissolution, jusqu'à formation d'une quantité +suffisante de précipité; pour cette opération il faut tenir compte de ce +que le précipité ne se forme, quelquefois, qu'au bout d'un certain +temps. On sépare le précipité du liquide surnageant, on le redissout +dans l'acide azotique; sur les deux portions liquides ainsi obtenues on +refait une précipitation par l'eau, et ainsi de suite. On réunit les +diverses portions en se basant sur leur activité, et l'on tâche de +pousser la concentration aussi loin que possible. On obtient ainsi une +très petite quantité de matière dont l'activité est énorme, mais qui, +néanmoins, n'a encore donné au spectroscope que les raies du bismuth. + +On a malheureusement peu de chances d'aboutir à l'isolement du polonium +par cette voie. La méthode de fractionnement qui vient d'être décrite +présente de grandes difficultés, et il en est de même pour d'autres +procédés de fractionnement par voie humide. Quel que soit le procédé +employé, il se forme avec la plus grande facilité des composés +absolument insolubles dans les acides étendus ou concentrés. Ces +composés ne peuvent être redissous qu'en les ramenant préalablement à +l'état métallique, par la fusion avec le cyanure de potassium, par +exemple. + +Étant donné le nombre considérable des opérations à effectuer, cette +circonstance constitue une difficulté énorme pour le progrès du +fractionnement. Cet inconvénient est d'autant plus grave que le polonium +est une substance qui, une fois retirée de la pechblende, diminue +d'activité. + +Cette baisse d'activité est d'ailleurs lente; c'est ainsi qu'un +échantillon de nitrate de bismuth à polonium a perdu la moitié de son +activité en onze mois. + +Aucune difficulté analogue ne se présente pour le radium. La +radioactivité reste un guide fidèle pour la concentration: cette +concentration elle-même ne présente aucune difficulté, et les progrès du +travail ont pu, depuis le début, être constamment contrôlés par +l'analyse spectrale. + +Quand les phénomènes de la radioactivité induite, dont il sera question +plus loin, ont été connus, il a paru naturel d'admettre que le polonium, +qui ne donne que les raies du bismuth et dont l'activité diminue avec le +temps, n'est pas un élément nouveau, mais du bismuth activé par le +voisinage du radium dans la pechblende. Je ne suis pas convaincue que +cette manière de voir soit exacte. Au cours de mon travail prolongé sur +le polonium, j'ai constaté des effets chimiques que je n'ai jamais +observés ni avec le bismuth ordinaire, ni avec le bismuth activé par le +radium. Ces effets chimiques sont, en premier lieu, la formation +extrêmement facile des composés insolubles dont j'ai parlé plus haut +(spécialement sous-nitrates), en deuxième lieu, la couleur et l'aspect +des précipités obtenus en ajoutant de l'eau à la solution azotique du +bismuth polonifère. Ces précipités sont parfois blancs, mais plus +généralement d'un jaune plus ou moins vif, allant au rouge foncé. + +L'absence de raies, autres que celles du bismuth, ne prouve pas +péremptoirement que la substance ne contient que du bismuth, car il +existe des corps dont la réaction spectrale est peu sensible. + +Il serait nécessaire de préparer une petite quantité de bismuth +polonifère à l'état de concentration aussi avancé que possible, et d'en +faire l'étude chimique, en premier lieu, la détermination du poids +atomique du métal. Cette recherche n'a encore pu être faite à cause des +difficultés de travail chimique signalées plus haut. + +S'il était démontré que le polonium est un élément nouveau, il n'en +serait pas moins vrai que cet élément ne peut exister indéfiniment à +l'état fortement radioactif, tout au moins quand il est retiré du +minerai. On peut alors envisager la question de deux manières +différentes: 1º ou bien toute l'activité du polonium est de la +radioactivité induite par le voisinage de substances radioactives par +elles-mêmes; le polonium aurait alors la faculté de s'activer +atomiquement d'une façon durable, faculté qui ne semble pas appartenir à +une substance quelconque; 2º ou bien l'activité du polonium est une +activité propre qui se détruit spontanément dans certaines conditions et +peut persister dans certaines autres conditions qui se trouvent +réalisées dans le minerai. Le phénomène de l'activation atomique au +contact est encore si mal connu, que l'on manque de base pour se former +une opinion cohérente sur ce qui touche à cette question. + + Tout récemment a paru un travail de M. Marckwald, sur le polonium[36]. + M. Marckwald plonge une baguette de bismuth pur dans une solution + chlorhydrique du bismuth extrait du résidu du traitement de la + pechblende. Au bout de quelque temps la baguette se recouvre d'un + dépôt très actif, et la solution ne contient plus que du bismuth + inactif. M. Marckwald obtient aussi un dépôt très actif en ajoutant du + chlorure d'étain à une solution chlorhydrique de bismuth radioactif. + M. Marckwald conclut de là que l'élément actif est analogue au tellure + et lui donne le nom de _radiotellure_. La matière active de M. + Marckwald semble identique au polonium, par sa provenance et par les + rayons très absorbables qu'elle émet. Le choix d'un nom nouveau pour + cette matière est certainement inutile dans l'état actuel de la + question. + + [36] _Berichte d. deutsch. chem. Gesell._, juin 1902 et décembre 1902. + + +_Préparation du chlorure de radium pur._--Le procédé que j'ai adopté +pour extraire le chlorure de radium pur du chlorure de baryum radifère +consiste à soumettre le mélange des chlorures à une cristallisation +fractionnée dans l'eau pure d'abord, dans l'eau additionnée d'acide +chlorhydrique pur ensuite. On utilise ainsi la différence des +solubilités des deux chlorures, celui de radium étant moins soluble que +celui de baryum. + +Au début du fractionnement on emploie l'eau pure distillée. On dissout +le chlorure et l'on amène la dissolution à être saturée à la température +de l'ébullition, puis on laisse cristalliser par refroidissement dans +une capsule couverte. Il se forme alors au fond de beaux cristaux +adhérents, et la dissolution saturée, surnageante, peut être facilement +décantée. Si l'on évapore à sec un échantillon de cette dissolution, on +trouve que le chlorure obtenu est environ cinq fois moins actif que +celui qui a cristallisé. On a ainsi partagé le chlorure en deux +portions: A et B, la portion A étant beaucoup plus active que la portion +B. On recommence sur chacun des chlorures A et B la même opération, et +l'on obtient, avec chacun d'eux, deux portions nouvelles. Quand la +cristallisation est terminée, on réunit ensemble la fraction la moins +active du chlorure A et la fraction la plus active du chlorure B, ces +deux matières ayant sensiblement la même activité. On se trouve alors +avoir trois portions que l'on soumet à nouveau au même traitement. + +On ne laisse pas augmenter constamment le nombre des portions. A mesure +que ce nombre augmente, l'activité de la portion la plus soluble va en +diminuant. Quand cette portion n'a plus qu'une activité insignifiante, +on l'élimine du fractionnement. Quand on a obtenu le nombre de portions +que l'on désire, on cesse aussi de fractionner la portion la moins +soluble (la plus riche en radium), et on l'élimine du fractionnement. + +On opère avec un nombre constant de portions. Après chaque série +d'opérations, la solution saturée provenant d'une portion est versée sur +les cristaux provenant de la portion suivante; mais si, après l'une des +séries, on a éliminé la fraction la plus soluble, après la série +suivante on fera, au contraire, une nouvelle portion avec la fraction la +plus soluble, et l'on éliminera les cristaux qui constituent la portion +la plus active. Par la succession alternative de ces deux modes +opératoires on obtient un mécanisme de fractionnement très régulier, +dans lequel le nombre des portions et l'activité de chacune d'elles +restent constants, chaque portion étant environ cinq fois plus active +que la suivante, et dans lequel on élimine d'un côté (à la queue) un +produit à peu près inactif, tandis que l'on recueille de l'autre côté (à +la tête) un chlorure enrichi en radium. La quantité de matière contenue +dans les portions va, d'ailleurs, nécessairement en diminuant, et les +portions diverses contiennent d'autant moins de matière qu'elles sont +plus actives. + +On opérait au début avec six portions, et l'activité du chlorure éliminé +à la queue n'était que 0,1 de celle de l'uranium. + +Quand on a ainsi éliminé en grande partie la matière inactive et que les +portions sont devenues petites, on n'a plus intérêt à éliminer à une +activité aussi faible; on supprime alors une portion à la queue du +fractionnement et l'on ajoute à la tête une portion formée avec le +chlorure actif précédemment recueilli. On recueillera donc maintenant un +chlorure plus riche en radium que précédemment. On continue à appliquer +ce système jusqu'à ce que les cristaux de tête représentent du chlorure +de radium pur. Si le fractionnement a été fait d'une façon très +complète, il reste à peine de très petites quantités de tous les +produits intermédiaires. + +Quand le fractionnement est avancé et que la quantité de matière est +devenue faible dans chaque portion, la séparation par cristallisation +est moins efficace, le refroidissement étant trop rapide et le volume de +solution à décanter trop petit. On a alors intérêt à additionner l'eau +d'une proportion déterminée d'acide chlorhydrique; cette proportion +devra aller en croissant à mesure que le fractionnement avance. + +L'avantage de cette addition consiste à augmenter la quantité de la +dissolution, la solubilité des chlorures étant moindre dans l'eau +chlorhydrique que dans l'eau pure. De plus, le fractionnement est alors +très efficace; la différence entre les deux fractions provenant d'un +même produit est considérable; en employant de l'eau avec beaucoup +d'acide, on a d'excellentes séparations, et l'on peut opérer avec trois +ou quatre portions seulement. On a tout avantage à employer ce procédé +aussitôt que la quantité de matière est devenue assez faible pour que +l'on puisse opérer ainsi sans inconvénients. + +Les cristaux, qui se déposent en solution très acide, ont la forme +d'aiguilles très allongées, qui ont absolument le même aspect pour le +chlorure de baryum et pour le chlorure de radium. Les uns et les autres +sont biréfringents. Les cristaux de chlorure de baryum radifère se +déposent incolores, mais, quand la proportion de radium devient +suffisante, ils prennent au bout de quelques heures une coloration +jaune, allant à l'orangé, quelquefois une belle coloration rose. Cette +coloration disparaît par la dissolution. Les cristaux de chlorure de +radium pur ne se colorent pas, ou tout au moins pas aussi rapidement, de +sorte que la coloration paraît due à la présence simultanée du baryum et +du radium. Le maximum de coloration est obtenu pour une certaine +concentration en radium, et l'on peut, en se basant sur cette propriété, +contrôler les progrès du fractionnement. Tant que la portion la plus +active se colore, elle contient une quantité notable de baryum; quand +elle ne se colore plus, et que les portions suivantes se colorent, c'est +que la première est sensiblement du chlorure de radium pur. + +J'ai remarqué parfois la formation d'un dépôt composé de cristaux dont +une partie restait incolore, alors que l'autre partie se colorait. Il +semblait possible de séparer les cristaux incolores par triage, ce qui +n'a pas été essayé. + +A la fin du fractionnement, le rapport des activités des portions +successives n'est ni le même, ni aussi régulier qu'au début; toutefois +il ne se produit aucun trouble sérieux dans la marche du fractionnement. + +La précipitation fractionnée d'une solution aqueuse de chlorure de +baryum radifère par l'alcool conduit aussi à l'isolement du chlorure de +radium qui se précipite en premier. Cette méthode que j'employais au +début a été ensuite abandonnée pour celle qui vient d'être exposée et +qui offre plus de régularité. Cependant, j'ai encore quelquefois employé +la précipitation par l'alcool pour purifier le chlorure de radium qui +contient une petite quantité de chlorure de baryum. Ce dernier reste +dans la dissolution alcoolique légèrement aqueuse et peut ainsi être +enlevé. + +M. Giesel, qui, dès la publication de nos premières recherches, s'est +occupé de la préparation des corps radioactifs, recommande la séparation +du baryum et du radium par la cristallisation fractionnée dans l'eau du +mélange des bromures. J'ai pu constater que ce procédé est en effet très +avantageux, surtout au début du fractionnement. + +Quel que soit le procédé de fractionnement dont on se sert, il est utile +de le contrôler par des mesures d'activité. + +Il est nécessaire de remarquer qu'un composé de radium qui était +dissous, et que l'on vient de ramener à l'état solide, soit par +précipitation, soit par cristallisation, possède au début une activité +d'autant moins grande qu'il est resté plus longtemps en dissolution. +L'activité augmente ensuite pendant plusieurs mois pour atteindre une +certaine limite, toujours la même. L'activité finale est cinq ou six +fois plus élevée que l'activité initiale. Ces variations, sur lesquelles +je reviendrai plus loin, doivent être prises en considération pour la +mesure de l'activité. Bien que l'activité finale soit mieux définie, il +est plus pratique, au cours d'un traitement chimique, de mesurer +l'activité initiale du produit solide. + +L'activité des substances fortement radioactives est d'un tout autre +ordre de grandeur que celle du minerai dont elles proviennent (elle est +10^6 fois plus grande). Quand on mesure cette radioactivité par la +méthode qui a été exposée au début de ce travail (appareil _fig._ 1), on +ne peut pas augmenter, au delà d'une certaine limite, la charge que l'on +met dans le plateau du quartz. Cette charge, dans nos expériences, était +de 4000g au maximum, correspondant à une quantité d'électricité dégagée +égale à 25 unités électrostatiques. Nous pouvons mesurer des activités +qui varient, dans le rapport de 1 à 4000, en employant toujours la même +surface pour la substance active. Pour étendre les limites des mesures, +nous faisons varier cette surface dans un rapport connu. La substance +active occupe alors sur le plateau B une zone circulaire centrale de +rayon connu. L'activité n'étant pas, dans ces conditions, exactement +proportionnelle à la surface, on détermine expérimentalement des +coefficients qui permettent de comparer les activités à surface active +inégale. + +Quand cette ressource elle-même est épuisée, on est obligé d'avoir +recours à l'emploi d'écrans absorbants et à d'autres procédés +équivalents sur lesquels je n'insisterai pas ici. Tous ces procédés, +plus ou moins imparfaits, suffisent cependant pour guider les +recherches. + +Nous avons aussi mesuré le courant qui traverse le condensateur quand il +est mis en circuit avec une batterie de petits accumulateurs et un +galvanomètre sensible. La nécessité de vérifier fréquemment la +sensibilité du galvanomètre nous a empêchés d'employer cette méthode +pour les mesures courantes. + + +_Détermination du poids atomique du radium[37]._--Au cours de mon +travail, j'ai, à plusieurs reprises, déterminé le poids atomique du +métal contenu dans des échantillons de chlorure de baryum radifère. +Chaque fois qu'à la suite d'un nouveau traitement j'avais une nouvelle +provision de chlorure de baryum radifère à traiter, je poussais la +concentration aussi loin que possible, de façon à obtenir de 0g,1 à 0g,5 +de matière contenant presque toute l'activité du mélange. De cette +petite quantité de matière je précipitais par l'alcool ou l'acide +chlorhydrique quelques milligrammes de chlorure qui étaient destinés à +l'analyse spectrale. + + [37] Mme CURIE, _Comptes rendus_, 13 novembre 1899, août 1900 et 21 + juillet 1902. + +Grâce à son excellente méthode, Demarçay n'avait besoin que de cette +quantité minime de matière pour obtenir la photographie du spectre de +l'étincelle. Sur le produit qui me restait je faisais une détermination +de poids atomique. + +J'ai employé la méthode classique qui consiste à doser, à l'état de +chlorure d'argent, le chlore contenu dans un poids connu de chlorure +anhydre. Comme expérience de contrôle, j'ai déterminé le poids atomique +du baryum par la même méthode, dans les mêmes conditions et avec la même +quantité de matière, 0g,5 d'abord, 0g,1 seulement ensuite. Les nombres +trouvés étaient toujours compris entre 137 et 138. J'ai vu ainsi que +cette méthode donne des résultats satisfaisants, même avec une aussi +faible quantité de matière. + +Les deux premières déterminations ont été faites avec des chlorures, +dont l'un était 230 fois et l'autre 600 fois plus actif que l'uranium. +Ces deux expériences ont donné, à la précision des mesures près, le même +nombre que l'expérience faite avec le chlorure de baryum pur. On ne +pouvait donc espérer de trouver une différence qu'en employant un +produit beaucoup plus actif. L'expérience suivante a été faite avec un +chlorure dont l'activité était environ 3500 fois plus grande que celle +de l'uranium; cette expérience permit, pour la première fois, +d'apercevoir une différence petite, mais certaine; je trouvais, pour le +poids atomique moyen du métal contenu dans ce chlorure, le nombre 140, +qui indiquait que le poids atomique du radium devait être plus élevé que +celui du baryum. En employant des produits de plus en plus actifs et +présentant le spectre du radium avec une intensité croissante, je +constatais que les nombres obtenus allaient aussi en croissant, comme on +peut le voir dans le Tableau suivant (A indique l'activité du chlorure, +celle de l'uranium étant prise comme unité; M le poids atomique trouvé): + + A. M. + 3500 140 le spectre du radium est très faible + 4700 141 + + 7500 145,8 { le spectre du radium est fort, mais celui du + { baryum domine de beaucoup + Ordre } 173,8 { les deux spectres ont une importance à + de } { peu près égale + grandeur, } 225 { le baryum n'est présent qu'à l'état de + 10^6. } { trace. + +Les nombres de la colonne A ne doivent être considérés que comme une +indication grossière. L'appréciation de l'activité des corps fortement +radioactifs est, en effet, difficile, pour diverses raisons dont il sera +question plus loin. + +A la suite des traitements décrits plus haut, j'ai obtenu, en mars 1902, +0g,12 d'un chlorure de radium, dont Demarçay a bien voulu faire +l'analyse spectrale. Ce chlorure de radium, d'après l'opinion de +Demarçay, était sensiblement pur; cependant son spectre présentait +encore les trois raies principales du baryum avec une intensité notable. + +J'ai fait avec ce chlorure quatre déterminations successives dont voici +les résultats: + + Chlorure + de radium Chlorure + anhydre. d'argent. M. + + I 0,1150 0,1130 220,7 + II 0,1148 0,1119 223,0 + III 0,11135 0,1086 222,8 + IV 0,10925 0,10645 223,1 + +J'ai entrepris alors une nouvelle purification de ce chlorure, et je +suis arrivée à obtenir une matière beaucoup plus pure encore, dans le +spectre de laquelle les deux raies les plus fortes du baryum sont très +faibles. Étant donnée la sensibilité de la réaction spectrale du baryum, +Demarçay estime que ce chlorure purifié ne contient que «des traces +minimes de baryum incapables d'influencer d'une façon appréciable le +poids atomique». J'ai fait trois déterminations avec ce chlorure de +radium parfaitement pur. Voici les résultats: + + Chlorure + de radium Chlorure + anhydre. d'argent. M. + + I 0,09192 0,08890 225,3 + II 0,08936 0,08627 225,8 + III 0,08839 0,08589 224,0 + +Ces nombres donnent une moyenne de 225. Ils ont été calculés, de même +que les précédents, en considérant le radium comme un élément bivalent, +dont le chlorure a la formule RaCl_{2}, et en adoptant pour l'argent et +le chlore les nombres Ag = 107,8; Cl = 35,4. + +Il résulte de ces expériences que le poids atomique du radium est +Ra=225. Je considère ce nombre comme exact à une unité près. + +Les pesées étaient faites avec une balance apériodique Curie, +parfaitement réglée, précise au vingtième de milligramme. Cette balance, +à lecture directe, permet de faire des pesées très rapides, ce qui est +une condition essentielle pour la pesée des chlorures anhydres de radium +et de baryum, qui absorbent lentement de l'eau, malgré la présence de +corps desséchants dans la balance. Les matières à peser étaient placées +dans un creuset de platine; ce creuset était en usage depuis longtemps, +et j'ai vérifié que son poids ne variait pas d'un dixième de milligramme +au cours d'une opération. + +Le chlorure hydraté obtenu par cristallisation était introduit dans le +creuset et chauffé à l'étuve pour être transformé en chlorure anhydre. +L'expérience montre que, lorsque le chlorure a été maintenu quelques +heures à 100°, son poids ne varie plus, même lorsqu'on fait monter la +température à 200° et qu'on l'y maintient pendant quelques heures. Le +chlorure anhydre ainsi obtenu constitue donc un corps parfaitement +défini. + +Voici une série de mesures relatives à ce sujet: le chlorure (1dg) +est séché à l'étuve à 55° et placé dans un exsiccateur sur de l'acide +phosphorique anhydre; il perd alors du poids très lentement, ce qui +prouve qu'il contient encore de l'eau; pendant 12 heures, la perte a été +de 3mg. On reporte le chlorure dans l'étuve et on laisse la température +monter à 100°. Pendant cette opération, le chlorure perd 6mg,3. Laissé +dans l'étuve pendant 3 heures 15 minutes, il perd encore 2mg,5. On +maintient la température pendant 45 minutes entre 100° et 120°, ce qui +entraîne une perte de poids de 0mg,1. Laissé ensuite 30 minutes à 125°, +le chlorure ne perd rien. Maintenu ensuite pendant 30 minutes à 150°, il +perd 0mg,1. Enfin, chauffé pendant 4 heures à 200°, il éprouve une perte +de poids de 0mg,15. Pendant toutes ces opérations, le creuset a varié +de 0mg,05. + +Après chaque détermination de poids atomique, le radium était ramené à +l'état de chlorure de la manière suivante: la liqueur contenant après le +dosage l'azotate de radium et l'azotate d'argent en excès était +additionnée d'acide chlorhydrique pur, on séparait le chlorure d'argent +par filtration; la liqueur était évaporée à sec plusieurs fois avec un +excès d'acide chlorhydrique pur. L'expérience montre qu'on peut ainsi +éliminer complètement l'acide azotique. + +Le chlorure d'argent du dosage était toujours radioactif et lumineux. Je +me suis assurée qu'il n'avait pas entraîné de quantité pondérable de +radium, en déterminant la quantité d'argent qui y était contenue. A cet +effet, le chlorure d'argent fondu contenu dans le creuset était réduit +par l'hydrogène résultant de la décomposition de l'acide chlorhydrique +étendu par le zinc; après lavage, le creuset était pesé avec l'argent +métallique qui y était contenu. + +J'ai constaté également, dans une expérience, que le poids du chlorure +de radium régénéré était retrouvé le même qu'avant l'opération. Dans +d'autres expériences, je n'attendais pas, pour commencer une nouvelle +opération, que toutes les eaux de lavage fussent évaporées. + +Ces vérifications ne comportent pas la même précision que les +expériences directes; elles ont permis toutefois de s'assurer qu'aucune +erreur notable n'a été commise. + +D'après ses propriétés chimiques, le radium est un élément de la série +des alcalino-terreux. Il est dans cette série l'homologue supérieur du +baryum. + +D'après son poids atomique, le radium vient se placer également, dans le +Tableau de Mendeleeff, à la suite du baryum dans la colonne des métaux +alcalino-terreux et sur la rangée qui contient déjà l'uranium et le +thorium. + + +_Caractères des sels de radium._--Les sels de radium: chlorure, azotate, +carbonate, sulfate, ont le même aspect que ceux de baryum, quand ils +viennent d'être préparés à l'état solide, mais tous les sels de radium +se colorent avec le temps. + +Les sels de radium sont tous lumineux dans l'obscurité. + +Par leurs propriétés chimiques, les sels de radium sont absolument +analogues aux sels correspondants de baryum. Cependant le chlorure de +radium est moins soluble que celui de baryum; la solubilité des azotates +dans l'eau semble être sensiblement la même. + +Les sels de radium sont le siège d'un dégagement de chaleur spontané et +continu. + +Le chlorure de radium pur est paramagnétique. Son coefficient +d'aimantation spécifique K (rapport du moment magnétique de l'unité de +masse à l'intensité du champ) a été mesuré par MM. P. Curie et C. +Chéneveau au moyen d'un appareil établi par ces deux physiciens[38]. Ce +coefficient a été mesuré par comparaison avec celui de l'eau et corrigé +de l'action du magnétisme de l'air. On a trouvé ainsi + + K = 1,05 × 10^{-6}. + +Le chlorure de baryum pur est diamagnétique, son coefficient +d'aimantation spécifique est + + K = - 0,40 × 10^{-6}. + + [38] _Société de Physique_, 3 avril 1903. + +On trouve d'ailleurs, conformément aux résultats précédents, qu'un +chlorure de baryum radifère contenant environ 17 pour 100 de chlorure de +radium est diamagnétique et possède un coefficient spécifique + + K = - 0,20 × 10^{-6}[39]. + + [39] En 1899, M. St. Meyer a annoncé que le carbonate de baryum + radifère était paramagnétique (_Wied. Ann._, t. LXVIII). Cependant M. + Meyer avait opéré avec un produit très peu riche en radium, et ne + contenant probablement que 1/1000 de sel de radium. Ce produit aurait + dû se montrer diamagnétique. Il est probable que ce corps contenait + une petite impureté ferrifère. + + +_Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire._--Nous avons cherché à +nous assurer si le chlorure de baryum du commerce ne contenait pas de +petites quantités de chlorure de radium inappréciables à notre appareil +de mesures. Pour cela, nous avons entrepris le fractionnement d'une +grande quantité de chlorure de baryum du commerce, espérant concentrer +par ce procédé la trace de chlorure de radium si elle s'y trouvait. + +50kg de chlorure de baryum du commerce ont été dissous dans l'eau; la +dissolution a été précipitée par de l'acide chlorhydrique exempt d'acide +sulfurique, ce qui a fourni 20kg de chlorure précipité. Celui-ci a été +dissous dans l'eau et précipité partiellement par l'acide chlorhydrique, +ce qui a donné 8kg,5 de chlorure précipité. Ce chlorure a été soumis à +la méthode de fractionnement employée pour le chlorure de baryum +radifère, et l'on a éliminé à la tête du fractionnement 10g de chlorure +correspondant à la portion la moins soluble. Ce chlorure ne montrait +aucune radioactivité dans notre appareil de mesures; il ne contenait +donc pas de radium; ce corps est, par suite, absent des minerais qui +fournissent le baryum. + + + + +CHAPITRE III. + +RAYONNEMENT DES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES. + + +_Procédés d'étude du rayonnement._--Pour étudier le rayonnement émis par +les substances radioactives, on peut se servir de l'une quelconque des +propriétés de ce rayonnement. On peut donc utiliser soit l'action des +rayons sur les plaques photographiques, soit leur propriété d'ioniser +l'air et de le rendre conducteur, soit encore leur faculté de provoquer +la fluorescence de certaines substances. En parlant dorénavant de ces +diverses manières d'opérer, j'emploierai, pour abréger, les expressions: +méthode radiographique, méthode électrique, méthode fluoroscopique. + +Les deux premières ont été employées dès le début pour l'étude des +rayons uraniques; la méthode fluoroscopique ne peut s'appliquer qu'aux +substances nouvelles, fortement radioactives, car les substances +faiblement radioactives telles que l'uranium et le thorium ne produisent +pas de fluorescence appréciable. La méthode électrique est la seule qui +comporte des mesures d'intensité précises; les deux autres sont surtout +propres à donner à ce point de vue des résultats qualitatifs et ne +peuvent fournir que des mesures d'intensité grossières. Les résultats +obtenus avec les trois méthodes considérées ne sont jamais que très +grossièrement comparables entre eux et peuvent ne pas être comparables +du tout. La plaque sensible, le gaz qui s'ionise, l'écran fluorescent +sont autant de récepteurs auxquels on demande d'absorber l'énergie du +rayonnement et de la transformer en un autre mode d'énergie: énergie +chimique, énergie ionique ou énergie lumineuse. Chaque récepteur absorbe +une fraction du rayonnement qui dépend essentiellement de sa nature. On +verra d'ailleurs plus loin que le rayonnement est complexe; les portions +du rayonnement absorbées par les différents récepteurs peuvent différer +entre elles quantitativement et qualitativement. Enfin, il n'est ni +évident, ni même probable, que l'énergie absorbée soit entièrement +transformée par le récepteur en la forme que nous désirons observer; une +partie de cette énergie peut se trouver transformée en chaleur, en +émission de rayonnements secondaires qui, suivant le cas, seront ou ne +seront pas utilisés pour la production du phénomène observé, en action +chimique différente de celle que l'on observe, etc., et, là encore, +l'effet utile du récepteur, pour le but que nous nous proposons, dépend +essentiellement de la nature de ce récepteur. + +Comparons deux échantillons radioactifs dont l'un contient du radium et +l'autre du polonium, et qui sont également actifs dans l'appareil à +plateaux de la figure 1. Si l'on recouvre chacun d'eux d'une feuille +mince d'aluminium, le second paraîtra considérablement moins actif que +le premier, et il en sera de même si on les place sous le même écran +fluorescent, quand ce dernier est assez épais, ou qu'il est placé à une +certaine distance des deux substances radioactives. + + +_Énergie du rayonnement._--Quelle que soit la méthode de recherches +employée, on trouve toujours que l'énergie du rayonnement des substances +radioactives nouvelles est considérablement plus grande que celle de +l'uranium et du thorium. C'est ainsi que, à petite distance, une plaque +photographique est impressionnée, pour ainsi dire, instantanément, alors +qu'une pose de 24 heures est nécessaire quand on opère avec l'uranium +et le thorium. Un écran fluorescent est vivement illuminé au contact des +substances radioactives nouvelles, alors qu'aucune trace de luminosité +ne se voit avec l'uranium et le thorium. Enfin, l'action ionisante sur +l'air est aussi considérablement plus intense, dans le rapport de 10^6 +environ. Mais il n'est, à vrai dire, plus possible d'évaluer +l'_intensité totale du rayonnement_, comme pour l'uranium, par la +méthode électrique décrite au début (_fig._ 1). En effet, dans le cas de +l'uranium, par exemple, le rayonnement est très approximativement +absorbé dans la couche d'air qui sépare les plateaux, et le courant +limite est atteint pour une tension de 100 volts. Mais il n'en est plus +de même pour les substances fortement radioactives. Une partie du +rayonnement du radium est constituée par des rayons très pénétrants qui +traversent le condensateur et les plateaux métalliques, et ne sont +nullement utilisés à ioniser l'air entre les plateaux. De plus le +courant limite ne peut pas toujours être obtenu pour les tensions dont +on dispose; c'est ainsi que, pour le polonium très actif, le courant est +encore proportionnel à la tension entre 100 et 500 volts. Les conditions +expérimentales qui donnent à la mesure une signification simple ne sont +donc pas réalisées, et, par suite, les nombres obtenus ne peuvent être +considérés comme donnant la mesure du rayonnement total; ils ne +constituent, à ce point de vue, qu'une approximation grossière. + + +_Nature complexe du rayonnement._--Les travaux de divers physiciens (MM. +Becquerel, Meyer et von Schweidler, Giesel, Villard, Rutherford, M. et +Mme Curie) ont montré que le rayonnement des substances radioactives est +un rayonnement très complexe. Il convient de distinguer trois espèces de +rayons que je désignerai, suivant la notation adoptée par M. Rutherford, +par les lettres α, β et γ. + +1º Les rayons α sont des rayons très peu pénétrants qui semblent +constituer la plus grosse partie de rayonnement. Ces rayons sont +caractérisés par les lois suivant lesquelles ils sont absorbés par la +matière. Le champ magnétique agit très faiblement sur ces rayons, et on +les a considérés tout d'abord comme insensibles à l'action de ce champ. +Cependant, dans un champ magnétique intense, les rayons α sont +légèrement déviés; la déviation se produit de la même manière que dans +le cas des rayons cathodiques, mais le sens de la déviation est +renversé; il est le même que pour les rayons canaux des tubes de +Crookes. + +2º Les rayons β sont des rayons moins absorbables dans leur ensemble que +les précédents. Ils sont déviés par un champ magnétique de la même +manière et dans le même sens que les rayons cathodiques. + +3º Les rayons γ sont des rayons pénétrants insensibles à l'action du +champ magnétique et comparables aux rayons de Röntgen. + +Les rayons d'un même groupe peuvent avoir un pouvoir de pénétration qui +varie dans des limites très étendues, comme cela a été prouvé pour les +rayons β. + +Imaginons l'expérience suivante: le radium R est placé au fond d'une +petite cavité profonde creusée dans un bloc de plomb P (_fig._ 4). Un +faisceau de rayons rectiligne et peu épanoui s'échappe de la cuve. +Supposons que, dans la région qui entoure la cuve, on établisse un champ +magnétique uniforme, très intense, normal au plan de la figure et dirigé +vers l'arrière de ce plan. Les trois groupes de rayons α, β, γ se +trouveront séparés. Les rayons γ peu intenses continuent leur trajet +rectiligne sans trace de déviation. Les rayons β sont déviés à la façon +de rayons cathodiques et décrivent dans le plan de la figure des +trajectoires circulaires dont le rayon varie dans des limites étendues. +Si la cuve est placée sur une plaque photographique AC, la portion BC +de la plaque qui reçoit les rayons β est impressionnée. Enfin, les +rayons α forment un faisceau très intense qui est dévié légèrement et +qui est assez rapidement absorbé par l'air. Ces rayons décrivent, dans +le plan de la figure, une trajectoire dont le rayon de courbure est très +grand, le sens de la déviation étant l'inverse de celui qui a lieu pour +les rayons β. + +[Illustration: Fig. 4.] + +Si l'on recouvre la cuve d'un écran mince en aluminium, (0mm,1 +d'épaisseur), les rayons α sont en très grande partie supprimés, les +rayons β le sont bien moins et les rayons γ ne semblent pas absorbés +notablement. + +L'expérience que je viens de décrire n'a pas été réalisée sous cette +forme, et l'on verra dans la suite quelles sont les expériences qui +montrent l'action du champ magnétique sur les divers groupes de rayons. + + +_Action du champ magnétique._--On a vu que les rayons émis par les +substances radioactives ont un grand nombre de propriétés communes aux +rayons cathodiques et aux rayons Röntgen. Aussi bien les rayons +cathodiques que les rayons Röntgen ionisent l'air, agissent sur les +plaques photographiques, excitent la fluorescence, n'éprouvent pas de +réflexion régulière. Mais les rayons cathodiques diffèrent des rayons +Röntgen en ce qu'ils sont déviés de leur trajet rectiligne par l'action +du champ magnétique et en ce qu'ils transportent des charges +d'électricité négative. + +Le fait que le champ magnétique agit sur les rayons émis par les +substances radioactives a été découvert presque simultanément par MM. +Giesel, Meyer et von Schweidler et Becquerel[40]. Ces physiciens ont +reconnu que les rayons des substances radioactives sont déviés par le +champ magnétique de la même façon et dans le même sens que les rayons +cathodiques; leurs observations se rapportaient aux rayons β. + + [40] GIESEL, _Wied. Ann._, 2 novembre 1899.--MEYER et VON SCHWEIDLER, + _Acad. Anzeiger Wien_, 3 et 9 novembre 1899.--BECQUEREL, _Comptes + rendus_, 11 décembre 1899. + +M. Curie a montré que le rayonnement du radium comporte deux groupes de +rayons bien distincts, dont l'un est facilement dévié par le champ +magnétique (rayons β) alors que l'autre reste insensible à l'action de +ce champ (rayons α et γ dont l'ensemble était désigné par le nom de +rayons non déviables)[41]. + + [41] P. CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +M. Becquerel n'a pas observé d'émission de rayons genre cathodique par +les échantillons de polonium préparés par nous. C'est, au contraire, sur +un échantillon de polonium, préparé par lui, que M. Giesel a observé +pour la première fois l'effet du champ magnétique. De tous les +échantillons de polonium, préparés par nous, aucun n'a jamais donné lieu +à une émission de rayons genre cathodique. + +Le polonium de M. Giesel n'émet des rayons genre cathodique que quand il +est récemment préparé, et il est probable que l'émission est due au +phénomène de radioactivité induite dont il sera question plus loin. + +Voici les expériences qui prouvent qu'une partie du rayonnement du +radium et une partie seulement est constituée par des rayons facilement +déviables (rayons β). Ces expériences ont été faites par la méthode +électrique[42]. + + [42] P. CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +[Illustration: Fig. 5.] + +Le corps radioactif (_fig._ 5) envoie des radiations suivant la +direction AD entre les plateaux P et P'. Le plateau P est maintenu au +potentiel de 500 volts, le plateau P' est relié à un électromètre et à +un quartz piézoélectrique. On mesure l'intensité du courant qui passe +dans l'air sous l'influence des radiations. On peut à volonté établir le +champ magnétique d'un électro-aimant normalement au plan de la figure +dans toute la région EEEE. Si les rayons sont déviés, même faiblement, +ils ne pénètrent plus entre les plateaux, et le courant est supprimé. +La région où passent les rayons est entourée par les masses de plomb B, +B', B" et par les armatures de l'électro-aimant; quand les rayons sont +déviés, ils sont absorbés par les masses de plomb B et B'. + +Les résultats obtenus dépendent essentiellement de la distance AD du +corps radiant A à l'entrée du condensateur en D. Si la distance AD est +assez grande (supérieure à 7cm), la plus grande partie (90 pour 100 +environ) des rayons du radium qui arrivent au condensateur sont déviés +et supprimés pour un champ de 2500 unités. Ces rayons sont des rayons β. +Si la distance AD est plus faible que 65mm, une partie moins importante +des rayons est déviée par l'action du champ; cette partie est d'ailleurs +déjà complètement déviée par un champ de 2500 unités, et la proportion +de rayons supprimés n'augmente pas quand on fait croître le champ de +2500 à 7000 unités. + +La proportion des rayons non supprimés par le champ est d'autant plus +grande que la distance AD entre le corps radiant et le condensateur est +plus petite. Pour les distances faibles les rayons qui peuvent être +déviés facilement ne constituent plus qu'une très faible fraction du +rayonnement total. + +Les rayons pénétrants sont donc, en majeure partie, des rayons déviables +genre cathodique (rayons β). + +Avec le dispositif expérimental qui vient d'être décrit, l'action du +champ magnétique sur les rayons α ne pouvait guère être observée pour +les champs employés. Le rayonnement très important, en apparence non +déviable, observé à petite distance de la source radiante, était +constitué par les rayons α; le rayonnement non déviable observé à grande +distance était constitué par les rayons γ. + +Lorsque l'on tamise le faisceau au travers d'une lame absorbante +(aluminium ou papier noir), les rayons qui passent sont presque tous +déviés par le champ, de telle sorte qu'à l'aide de l'écran et du champ +magnétique presque tout le rayonnement est supprimé dans le +condensateur, ce qui reste n'étant alors dû qu'aux rayons γ, dont la +proportion est faible. Quant aux rayons α, ils sont absorbés par +l'écran. + +Une lame d'aluminium de 1/100 de millimètre d'épaisseur suffit pour +supprimer presque tous les rayons difficilement déviables, quand la +substance est assez loin du condensateur; pour des distances plus +petites (34mm et 51mm), deux feuilles d'aluminium au 1/100 sont +nécessaires pour obtenir ce résultat. + +On a fait des mesures semblables sur quatre substances radifères +(chlorures ou carbonates) d'activité très différente; les résultats +obtenus ont été très analogues. + +On peut remarquer que, pour tous les échantillons, les rayons pénétrants +déviables à l'aimant (rayons β) ne sont qu'une faible partie du +rayonnement total; ils n'interviennent que pour une faible part dans les +mesures où l'on utilise le rayonnement intégral pour produire la +conductibilité de l'air. + +On peut étudier la radiation émise par le polonium par la méthode +électrique. Quand on fait varier la distance AD du polonium au +condensateur, on n'observe d'abord aucun courant tant que la distance +est assez grande; quand on rapproche le polonium, on observe que, pour +une certaine distance qui était de 4cm pour l'échantillon étudié, le +rayonnement se fait très brusquement sentir avec une assez grande +intensité; le courant augmente ensuite régulièrement si l'on continue à +rapprocher le polonium, mais le champ magnétique ne produit pas d'effet +appréciable dans ces conditions. Il semble que le rayonnement du +polonium soit délimité dans l'espace et dépasse à peine dans l'air une +sorte de gaine entourant la substance sur l'épaisseur de quelques +centimètres. + +Il convient de faire des réserves générales importantes sur la +signification des expériences que je viens de décrire. Quand j'indique +la proportion des rayons déviés par l'aimant, il s'agit seulement des +radiations susceptibles d'actionner un courant dans le condensateur. En +employant comme réactif des rayons de Becquerel la fluorescence ou +l'action sur les plaques photographiques, la proportion serait +probablement différente, une mesure d'intensité n'ayant généralement un +sens que pour la méthode de mesures employée. + +Les rayons du polonium sont des rayons du genre α. Dans les expériences +que je viens de décrire, on n'a observé aucun effet du champ magnétique +sur ces rayons, mais le dispositif expérimental était tel qu'une faible +déviation passait inaperçue. + +Des expériences faites par la méthode radiographique ont confirmé les +résultats de celles qui précèdent. En employant le radium comme source +radiante, et en recevant l'impression sur une plaque parallèle au +faisceau primitif et normale au champ, on obtient la trace très nette de +deux faisceaux séparés par l'action du champ, l'un dévié, l'autre non +dévié. Les rayons β constituent le faisceau dévié; les rayons α étant +peu déviés se confondent sensiblement avec le faisceau non dévié des +rayons γ. + + +_Rayons déviables β_.--Il résultait des expériences de MM. Giesel et de +MM. Meyer et von Schweidler que le rayonnement des corps radioactifs est +au moins en partie dévié par un champ magnétique, et que la déviation se +fait comme pour les rayons cathodiques. M. Becquerel a étudié l'action +du champ sur les rayons par la méthode radiographique[43]. Le dispositif +expérimental employé était celui de la figure 4. Le radium était placé +dans la cuve en plomb P, et cette cuve était posée sur la face sensible +d'une plaque photographique AC enveloppée de papier noir. Le tout était +placé entre les pôles d'un électro-aimant, le champ magnétique étant +normal au plan de la figure. + + [43] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 206, 372, 810. + +Si le champ est dirigé vers l'arrière de ce plan, la partie BC de la +plaque se trouve impressionnée par des rayons qui, ayant décrit des +trajectoires circulaires, sont rabattus sur la plaque et viennent la +couper à angle droit. Ces rayons sont des rayons β. + +M. Becquerel a montré que l'impression constitue une large bande +diffuse, véritable spectre continu, montrant que le faisceau de rayons +déviables émis par la source est constitué par une infinité de +radiations inégalement déviables. Si l'on recouvre la gélatine de la +plaque de divers écrans absorbants (papier, verre, métaux), une portion +du spectre se trouve supprimée, et l'on constate que les rayons les plus +déviés par le champ magnétique, autrement dit ceux qui donnent la plus +petite valeur du rayon de la trajectoire circulaire, sont le plus +fortement absorbés. Pour chaque écran l'impression sur la plaque ne +commence qu'à une certaine distance de la source radiante, cette +distance étant d'autant plus grande que l'écran est plus absorbant. + + +_Charge des rayons déviables._--Les rayons cathodiques sont, comme l'a +montré M. Perrin, chargés d'électricité négative[44]. De plus ils +peuvent, d'après les expériences de M. Perrin et de M. Lenard[45], +transporter leur charge à travers des enveloppes métalliques réunies à +la terre et à travers des lames isolantes. En tout point, où les rayons +cathodiques sont absorbés, se fait un dégagement continu d'électricité +négative. Nous avons constaté qu'il en est de même pour les rayons +déviables β du radium. _Les rayons déviables β du radium sont chargés +d'électricité négative_[46]. + + [44] _Comptes rendus_, t. CXXI, p. 1130. _Annales de Chimie et de + Physique_, t. II, 1897. + + [45] LENARD, _Wied. Ann._, t. LXIV, p. 279. + + [46] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 5 mars 1900. + + Étalons la substance radioactive sur l'un des plateaux d'un + condensateur, ce plateau étant relié métalliquement à la terre; le + second plateau est relié à un électromètre, il reçoit et absorbe les + rayons émis par la substance. Si les rayons sont chargés, on doit + observer une arrivée continue d'électricité à l'électromètre. Cette + expérience, réalisée dans l'air, ne nous a pas permis de déceler une + charge des rayons, mais l'expérience ainsi faite n'est pas sensible. + L'air entre les plateaux étant rendu conducteur par les rayons, + l'électromètre n'est plus isolé et ne peut accuser que des charges + assez fortes. + + Pour que les rayons α ne puissent apporter de trouble dans + l'expérience, on peut les supprimer en recouvrant la source radiante + d'un écran métallique mince; le résultat de l'expérience n'est pas + modifié[47]. + + [47] A vrai dire, dans ces expériences, on observe toujours une + déviation à l'électromètre, mais il est facile de se rendre compte que + ce déplacement est un effet de la force électromotrice de contact qui + existe entre le plateau relié à l'électromètre et les conducteurs + voisins; cette force électromotrice fait dévier l'électromètre, grâce + à la conductibilité de l'air soumis au rayonnement du radium. + +Nous avons sans plus de succès répété cette expérience dans l'air en +faisant pénétrer les rayons dans l'intérieur d'un cylindre de Faraday en +relation avec l'électromètre[48]. + + [48] Le dispositif du cylindre de Faraday n'est pas nécessaire, mais + il pourrait présenter quelques avantages dans le cas où il se + produirait une forte diffusion des rayons par les parois frappées. On + pourrait espérer ainsi recueillir et utiliser ces rayons diffusés, + s'il y en a. + +On pouvait déjà se rendre compte, d'après les expériences qui précèdent, +que la charge des rayons du produit radiant employé était faible. + +Pour constater un faible dégagement d'électricité sur le conducteur qui +absorbe les rayons, il faut que ce conducteur soit bien isolé +électriquement; pour obtenir ce résultat, il est nécessaire de le mettre +à l'abri de l'air, soit en le plaçant dans un tube avec un vide très +parfait, soit en l'entourant d'un bon diélectrique solide. C'est ce +dernier dispositif que nous avons employé. + +Un disque conducteur MM (_fig._ 6) est relié par la tige métallique _t_ +à l'électromètre; disque et tige sont complètement entourés de matière +isolante _iiii_; le tout est recouvert d'une enveloppe métallique EEEE +qui est en communication électrique avec la terre. Sur l'une des faces +du disque, l'isolant _pp_ et l'enveloppe métallique sont très minces. +C'est cette face qui est exposée au rayonnement du sel de baryum +radifère R, placé à l'extérieur dans une auge en plomb[49]. Les rayons +émis par le radium traversent l'enveloppe métallique et la lame isolante +_pp_, et sont absorbés par le disque métallique MM. Celui-ci est alors +le siège d'un dégagement continu et constant d'électricité négative que +l'on constate à l'électromètre et que l'on mesure à l'aide du quartz +piézoélectrique. + + [49] L'enveloppe isolante doit être parfaitement continue. Toute + fissure remplie d'air allant du conducteur intérieur jusqu'à + l'enveloppe métallique est une cause de courant dû aux forces + électromotrices de contact utilisant la conductibilité de l'air sous + l'action du radium. + +[Illustration: Fig. 6.] + +Le courant ainsi créé est très faible. Avec du chlorure de baryum +radifère très actif formant une couche de 2cm2,5 de surface et de +0cm,2 d'épaisseur, on obtient un courant de l'ordre de grandeur de +10^{-11} ampère, les rayons utilisés ayant traversé, avant d'être +absorbés par le disque MM, une épaisseur d'aluminium de 0mm,01 et une +épaisseur d'ébonite de 0mm,3. + +Nous avons employé successivement du plomb, du cuivre et du zinc pour le +disque MM, de l'ébonite et de la paraffine pour l'isolant; les résultats +obtenus ont été les mêmes. + +Le courant diminue quand on éloigne la source radiante R, ou quand on +emploie un produit moins actif. + +Nous avons encore obtenu les mêmes résultats en remplaçant le disque MM +par un cylindre de Faraday rempli d'air, mais enveloppé extérieurement +par une matière isolante. L'ouverture du cylindre, fermée par la plaque +isolante mince _pp_, était alors en face de la source radiante. + +Enfin nous avons fait l'expérience inverse, qui consiste à placer l'auge +de plomb avec le radium au milieu de la matière isolante et en relation +avec l'électromètre (_fig._ 7), le tout étant enveloppé par l'enceinte +métallique reliée à la terre. + +[Illustration: Fig. 7.] + +Dans ces conditions, on observe à l'électromètre que le radium prend une +charge positive et égale en grandeur à la charge négative de la première +expérience. Les rayons du radium traversent la plaque diélectrique mince +_pp_ et quittent le conducteur intérieur en emportant de l'électricité +négative. + +Les rayons α du radium n'interviennent pas dans ces expériences, étant +absorbés presque totalement par une épaisseur extrêmement faible de +matière. La méthode qui vient d'être décrite ne convient pas non plus +pour l'étude de la charge des rayons du polonium, ces rayons étant +également très peu pénétrants. Nous n'avons observé aucun indice de +charge avec du polonium, qui émet seulement des rayons α; mais, pour la +raison qui précède, on ne peut tirer de cette expérience aucune +conclusion. + +Ainsi, dans le cas des rayons déviables β du radium, comme dans le cas +des rayons cathodiques, les rayons transportent de l'électricité. Or, +jusqu'ici on n'a jamais reconnu l'existence de charges électriques non +liées à la matière. On est donc amené à se servir, dans l'étude de +l'émission des rayons déviables β du radium, de la même théorie que +celle actuellement en usage pour l'étude des rayons cathodiques. Dans +cette théorie balistique, qui a été formulée par Sir W. Crookes, puis +développée et complétée par M. J.-J. Thompson, les rayons cathodiques +sont constitués par des particules extrêmement ténues qui sont lancées à +partir de la cathode avec une très grande vitesse, et qui sont chargées +d'électricité négative. On peut de même concevoir que le radium envoie +dans l'espace des particules chargées négativement. + +Un échantillon de radium renfermé dans une enveloppe solide, mince, +parfaitement isolante, doit se charger spontanément à un potentiel très +élevé. Dans l'hypothèse balistique le potentiel augmenterait, jusqu'à ce +que la différence de potentiel avec les conducteurs environnants devînt +suffisante pour empêcher l'éloignement des particules électrisées émises +et amener leur retour à la source radiante. + +Nous avons réalisé par hasard l'expérience dont il est question ici. Un +échantillon de radium très actif était enfermé depuis longtemps dans une +ampoule de verre. Pour ouvrir l'ampoule, nous avons fait avec un couteau +à verre un trait sur le verre. A ce moment nous avons entendu nettement +le bruit d'une étincelle, et en observant ensuite l'ampoule à la loupe, +nous avons aperçu que le verre avait été perforé par une étincelle à +l'endroit où il s'était trouvé aminci par le trait. Le phénomène qui +s'est produit là est exactement comparable à la rupture du verre d'une +bouteille de Leyde trop chargée. + +Le même phénomène s'est reproduit avec une autre ampoule. De plus, au +moment où l'étincelle a éclaté, M. Curie qui tenait l'ampoule ressentit +dans les doigts la secousse électrique due à la décharge. + +Certains verres ont de bonnes propriétés isolantes. Si l'on enferme le +radium dans une ampoule de verre scellée et bien isolante, on peut +s'attendre à ce que cette ampoule à un moment donné se perce +spontanément. + +_Le radium est le premier exemple d'un corps qui se charge spontanément +d'électricité._ + + +_Action du champ électrique sur les rayons déviables_ β _du +radium_.--Les rayons déviables β du radium étant assimilés à des rayons +cathodiques doivent être déviés par un champ électrique de la même façon +que ces derniers, c'est-à-dire comme le serait une particule matérielle +chargée négativement et lancée dans l'espace avec une grande vitesse. +L'existence de cette déviation a été montrée, d'une part, par M. +Dorn[50], d'autre part, par M. Becquerel[51]. + + [50] DORN, _Abh. Halle_, mars 1900. + + [51] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 819. + +Considérons un rayon qui traverse l'espace situé entre les deux plateaux +d'un condensateur. Supposons la direction du rayon parallèle aux +plateaux. Quand on établit entre ces derniers un champ électrique, le +rayon est soumis à l'action de ce champ uniforme sur toute la longueur +du trajet dans le condensateur, soit _l_. En vertu de cette action le +rayon est dévié vers le plateau positif et décrit un arc de parabole; en +sortant du champ il continue son chemin en ligne droite suivant la +tangente à l'arc de parabole au point de sortie. On peut recevoir le +rayon sur une plaque photographique normale à sa direction primitive. On +observe l'impression produite sur la plaque quand le champ est nul et +quand le champ a une valeur connue, et l'on déduit de là la valeur de la +déviation δ, qui est la distance des points, où la nouvelle direction du +rayon et sa direction primitive rencontrent un même plan normal à la +direction primitive. Si _h_ est la distance de ce plan au condensateur, +c'est-à-dire à la limite du champ, on a, par un calcul simple, + + _e_F_l_(_l_/2 + _h_) + δ = ---------------------, + _mv_^2 + +_m_ étant la masse de la particule en mouvement, _e_ sa charge, _v_ sa +vitesse et F la valeur du champ. + +Les expériences de M. Becquerel lui ont permis de donner une valeur +approchée de δ. + + +_Rapport de la charge à la masse pour une particule, chargée +négativement, émise par le radium._--Quand une particule matérielle, +ayant la masse _m_ et la charge négative _e_, est lancée avec une +vitesse _v_ dans un champ magnétique uniforme normal à sa vitesse +initiale, cette particule décrit dans un plan normal au champ et passant +par sa vitesse initiale un arc de cercle de rayon ρ tel que, H étant la +valeur du champ, on a la relation + + _m_ + Hρ = ----- _v_. + _e_ + +Si l'on a mesuré pour un même rayon la déviation électrique δ et le +rayon de courbure ρ dans un champ magnétique, on pourra, de ces deux +expériences, tirer les valeurs du rapport _e_/_m_ de la vitesse _v_. + +Les expériences de M. Becquerel ont fourni une première indication à ce +sujet. Elles ont donné pour le rapport _e_/_m_ une valeur approchée +égale à 10^7 unités électromagnétiques absolues, et pour _v_ une +grandeur égale à 1,6 × 10^{10}. Ces valeurs sont du même ordre de +grandeur que pour les rayons cathodiques. + +Des expériences précises ont été faites sur le même sujet par M. +Kaufmann[52]. Ce physicien a soumis un faisceau très étroit de rayons du +radium à l'action simultanée d'un champ électrique et d'un champ +magnétique, les deux champs étant uniformes et ayant une même direction, +normale à la direction primitive du faisceau. L'impression produite sur +une plaque normale au faisceau primitif et placée au-dessus des limites +du champ par rapport à la source prend la forme d'une courbe, dont +chaque point correspond à l'un des rayons du faisceau primitif +hétérogène. Les rayons les plus pénétrants et les moins déviables sont +d'ailleurs ceux dont la vitesse est la plus grande. + +[52] KAUFMANN, _Nachrichten d. k. Gesell. d. Wiss. zu Gœttingen_, 1901, +Heft 2. + +Il résulte des expériences de M. Kaufmann que pour les rayons du radium, +dont la vitesse est notablement supérieure à celle des rayons +cathodiques, le rapport _e_/_m_ va en diminuant quand la vitesse +augmente. + +D'après les travaux de J.-J. Thomson et de Townsend[53] nous devons +admettre que la particule en mouvement, qui constitue le rayon, possède +une charge _e_ égale à celle transportée par un atome d'hydrogène dans +l'électrolyse, cette charge étant la même pour tous les rayons. On est +donc conduit à conclure que la masse de la particule _m_ va en +augmentant quand la vitesse augmente. + + [53] THOMSON, _Phil. Mag._, t. XLVI, 1898.--TOWNSEND, _Phil. Trans._, + t. CXCV, 1901. + +Or, des considérations théoriques conduisent à concevoir que l'inertie +de la particule est précisément due à son état de charge en mouvement, +la vitesse d'une charge électrique en mouvement ne pouvant être modifiée +sans dépense d'énergie. Autrement dit, l'inertie de la particule est +d'origine électromagnétique, et la masse de la particule est au moins en +partie une masse apparente ou masse électromagnétique. M. Abraham[54] va +plus loin et suppose que la masse de la particule est entièrement une +masse électromagnétique. Si dans cette hypothèse on calcule la valeur de +cette masse _m_ pour une vitesse connue _v_, on trouve que _m_ tend vers +l'infini quand _v_ tend vers la vitesse de la lumière, et que _m_ tend +vers une valeur constante quand la vitesse _v_ est très inférieure à +celle de la lumière. Les expériences de M. Kaufmann sont en accord avec +les résultats de cette théorie dont l'importance est grande, puisqu'elle +permet de prévoir la possibilité d'établir les bases de la mécanique sur +la dynamique de petits centres matériels chargés en état de +mouvement[55]. + +[54] ABRAHAM, _Nachrichten d. k. Gesell. d. Wiss. zu Gœttingen_, 1902, +Heft 1. + + [55] Quelques développements sur cette question ainsi qu'une étude + très complète des centres matériels chargés (électrons ou corpuscules) + et les références des travaux relatifs se trouvent dans la Thèse de M. + Langevin. + +Voici les nombres obtenus par M. Kaufmann pour _e_/_m_ et _v_: + + _e_ + ------- + _m_ + unités cm + électromagnétiques. _v_ ----. + sec + + 1,865 × 10^7 0,7 × 10^10 { pour les rayons + { cathodiques. + 1,31 × 10^7 2,36 × 10^10 } + 1,17 » 2,48 » } pour les rayons du + 0,97 » 2,59 » } radium (Kaufmann). + 0,77 » 2,72 » } + 0,63 » 2,83 » } + +M. Kaufmann conclut de la comparaison de ses expériences avec la +théorie, que la valeur limite du rapport _e_/_m_ pour les rayons du +radium de vitesse relativement faible serait la même que la valeur de +_e_/_m_ pour les rayons cathodiques. + +Les expériences les plus complètes de M. Kaufmann ont été faites avec un +grain minuscule de chlorure de radium pur, que nous avons mis à sa +disposition. + +D'après les expériences de M. Kaufmann certains rayons β du radium +possèdent une vitesse très voisine de celle de la lumière. On comprend +que ces rayons si rapides puissent jouir d'un pouvoir pénétrant très +grand vis-à-vis de la matière. + + +_Action du champ magnétique sur les rayons α._--Dans un travail récent, +M. Rutherford a annoncé[56] que, dans un champ magnétique ou électrique +puissant, les rayons α du radium sont légèrement déviés à la façon de +particules électrisées positivement et animées d'une grande vitesse. M. +Rutherford conclut de ses expériences que la vitesse des rayons α est +de l'ordre de grandeur 2,5 × 10^9 cm/sec et que le rapport _e_/_m_ pour +ces rayons est de l'ordre de grandeur 6 × 10^3, soit 10^4 fois plus +grand que pour les rayons déviables β. On verra plus loin que ces +conclusions de M. Rutherford sont en accord avec les propriétés +antérieurement connues du rayonnement α, et qu'elles rendent compte, au +moins en partie, de la loi d'absorption de ce rayonnement. + + [56] RUTHERFORD, _Physik. Zeitschrift_, 15 janvier 1903. + +Les expériences de M. Rutherford ont été confirmées par M. Becquerel. M. +Becquerel a montré, de plus, que les rayons du polonium se comportent +dans un champ magnétique comme les rayons α du radium et qu'ils semblent +prendre, à champ égal, la même courbure que ces derniers. Il résulte +aussi des expériences de M. Becquerel que les rayons α ne semblent pas +former de spectre magnétique, mais se comportent plutôt comme un +rayonnement homogène, tous les rayons étant également déviés[57]. + + [57] BECQUEREL, _Comptes rendus_ des 26 janvier et 16 février 1903. + +M. Des Coudres a fait une mesure de la déviation électrique et de la +déviation magnétique des rayons α du radium dans le vide. Il a trouvé +pour la vitesse de ces rayons _v_ = 1,65 × 10^9 cm/sec et pour le +rapport de la charge à la masse _e_/_m_ = 6400 en unités +électromagnétiques[58]. La vitesse des rayons α est donc environ 20 fois +plus faible que celle de la lumière. Le rapport _e_/_m_ est du même +ordre de grandeur que celui que l'on trouve pour l'hydrogène dans +l'électrolyse: _e_/_m_ = 9650. Si donc on admet que la charge de chaque +projectile est la même que celle d'un atome d'hydrogène dans +l'électrolyse, on en conclut que la masse de ce projectile est du même +ordre de grandeur que celle d'un atome d'hydrogène. + + [58] DES COUDRES, _Physik. Zeitschrift._, 1er juin 1903. + +Or nous venons de voir que, pour les rayons cathodiques et pour les +rayons β du radium les plus lents, le rapport _e_/_m_ est égal à 1,865 × +10^7; ce rapport est donc environ 2000 fois plus grand que celui obtenu +dans l'électrolyse. La charge de la particule chargée négativement étant +supposée la même que celle d'un atome d'hydrogène, sa masse limite pour +les vitesses relativement faibles serait donc environ 2000 fois plus +petite que celle d'un atome d'hydrogène. + +Les projectiles qui constituent les rayons β sont donc à la fois +beaucoup plus petits et animés d'une vitesse plus grande que ceux qui +constituent les rayons α. On comprend alors facilement que les premiers +possèdent un pouvoir pénétrant bien plus grand que les seconds. + + +_Action du champ magnétique sur les rayons des autres substances +radioactives._--On vient de voir que le radium émet des rayons α +assimilables aux rayons canaux, des rayons β assimilables aux rayons +cathodiques et des rayons pénétrants et non déviables γ. Le polonium +n'émet que des rayons α. Parmi les autres substances radioactives, +l'actinium semble se comporter comme le radium, mais l'étude du +rayonnement de ce corps n'est pas encore aussi avancée que celle du +rayonnement du radium. Quant aux substances faiblement radioactives, on +sait aujourd'hui que l'uranium et le thorium émettent aussi bien des +rayons α que des rayons déviables β (Becquerel, Rutherford). + + +_Proportion des rayons déviables_ β _dans le rayonnement du +radium_.--Comme je l'ai déjà dit, la proportion des rayons β va en +augmentant, à mesure qu'on s'éloigne de la source radiante. Toutefois, +ces rayons ne se montrent jamais seuls, et pour les grandes distances +on observe aussi toujours la présence de rayons γ. La présence de rayons +non déviables très pénétrants dans le rayonnement du radium a été, pour +la première fois, observée par M. Villard[59]. Ces rayons ne constituent +qu'une faible partie du rayonnement mesuré par la méthode électrique, et +leur présence nous avait échappé dans nos premières expériences, de +sorte que nous croyions alors à tort que le rayonnement à grande +distance ne contenait que des rayons déviables. + + [59] VILLARD, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 1010. + +Voici les résultats numériques obtenus dans des expériences faites par +la méthode électrique avec un appareil analogue à celui de la figure 5. +Le radium n'était séparé du condensateur que par l'air ambiant. Je +désigne par _d_ la distance de la source radiante au condensateur. En +supposant égal à 100 le courant obtenu sans champ magnétique pour chaque +distance, les nombres de la deuxième ligne indiquent le courant qui +subsiste quand le champ agit. Ces nombres peuvent être considérés comme +donnant le pourcentage de l'ensemble des rayons α et γ, la déviation des +rayons α n'ayant guère pu être observée avec le dispositif employé. + +Aux grandes distances on n'a plus de rayons α, et le rayonnement non +dévié est alors du genre γ seulement. + +Expériences faites à petite distance: + + _d_ en centimètres. 3,4 5,1 6,0 6,5 + Pour 100 de rayons non déviés. 74 56 33 11 + +Expériences faites aux grandes distances, avec un produit +considérablement plus actif que celui qui avait servi pour la série +précédente: + + _d_ en centimètres. 14 30 53 80 98 124 157 + Pour 100 de rayons déviés. 12 14 17 14 16 14 11 + +On voit, qu'à partir d'une certaine distance, la proportion des rayons +non déviés dans le rayonnement est approximativement constante. Ces +rayons appartiennent probablement tous à l'espèce γ. Il n'y a pas à +tenir compte outre mesure des irrégularités dans les nombres de la +seconde ligne, si l'on envisage que l'intensité totale du courant dans +les deux expériences extrêmes était dans le rapport de 660 à 10. Les +mesures ont pu être poursuivies jusqu'à une distance de 1m,57 de la +source radiante, et nous pourrions aller encore plus loin actuellement. + +Voici une autre série d'expériences, dans lesquelles le radium était +enfermé dans un tube de verre très étroit, placé au-dessous du +condensateur et parallèlement aux plateaux. Les rayons émis traversaient +une certaine épaisseur de verre et d'air, avant d'entrer dans le +condensateur. + + _d_ en centimètres. 2,5 3,3 4,1 5,9 7,5 9,6 11,3 13,9 17,2 + Pour 100 de rayons + non dévies. 33 33 21 16 14 10 9 9 10 + +Comme dans les expériences précédentes, les nombres de la seconde ligne +tendent vers une valeur constante quand la distance _d_ croît, mais la +limite est sensiblement atteinte pour des distances plus petites que +dans les séries précédentes, parce que les rayons α ont été plus +fortement absorbés par le verre que les rayons β et γ. + +Voici une autre expérience qui montre qu'une lame d'aluminium mince +(épaisseur 0mm,01) absorbe principalement les rayons α. Le produit étant +placé à 5cm du condensateur, on trouve en faisant agir le champ +magnétique que la proportion des rayons autres que β est de 71 pour 100. +Le même produit étant recouvert de la lame d'aluminium, et la distance +restant la même, on trouve que le rayonnement transmis est presque +totalement dévié par le champ magnétique, les rayons α ayant été +absorbés par la lame. On obtient le même résultat en employant le +papier comme écran absorbant. + +La plus grosse partie du rayonnement du radium est formée par des rayons +α qui sont probablement émis surtout par la couche superficielle de la +matière radiante. Quand on fait varier l'épaisseur de la couche de la +matière radiante, l'intensité du courant augmente avec cette épaisseur; +l'augmentation n'est pas proportionnelle à l'accroissement d'épaisseur +pour la totalité du rayonnement; elle est d'ailleurs plus notable sur +les rayons β que sur les rayons α, de sorte que la proportion de rayons +β va en croissant avec l'épaisseur de la couche active. La source +radiante étant placée à une distance de 5cm du condensateur, on trouve +que, pour une épaisseur égale à 0mm,4 de la couche active, le +rayonnement total est donné par le nombre 28 et la proportion des rayons +β est de 29 pour 100. En donnant à la couche active l'épaisseur de 2mm, +soit 5 fois plus grande, on obtient un rayonnement total égal à 102 et +une proportion de rayons déviables β égale à 45 pour 100. Le rayonnement +total qui subsiste à cette distance a donc été augmenté dans le rapport +3,6 et le rayonnement déviable β est devenu environ 5 fois plus fort. + +Les expériences précédentes ont été faites par la méthode électrique. +Quand on opère par la méthode radiographique, certains résultats +semblent, en apparence, être en contradiction avec ce qui précède. Dans +les expériences de M. Villard, un faisceau de rayons du radium soumis à +l'action d'un champ magnétique était reçu sur une pile de plaques +photographiques. Le faisceau non déviable et pénétrant γ traversait +toutes les plaques et marquait sa trace sur chacune d'elles. Le faisceau +dévié β produisait une impression sur la première plaque seulement. Ce +faisceau paraissait donc ne point contenir de rayons de grande +pénétration. + +Au contraire, dans nos expériences, un faisceau qui se propage dans +l'air contient aux plus grandes distances accessibles à l'observation +9/10 environ de rayons déviables β, et il en est encore de même, quand +la source radiante est enfermée dans une petite ampoule de verre +scellée. Dans les expériences de M. Villard, ces rayons déviables et +pénétrants β n'impressionnent pas les plaques photographiques placées au +delà de la première, parce qu'ils sont en grande partie diffusés dans +tous les sens par le premier obstacle solide rencontré et cessent de +former un faisceau. Dans nos expériences, les rayons émis par le radium +et transmis par le verre de l'ampoule étaient probablement aussi +diffusés par le verre, mais l'ampoule étant très petite, fonctionnait +alors elle-même comme une source de rayons déviables β partant de sa +surface, et nous avons pu observer ces derniers jusqu'à une grande +distance de l'ampoule. + +Les rayons cathodiques des tubes de Crookes ne peuvent traverser que des +écrans très minces (écrans d'aluminium jusqu'à 0mm,01 d'épaisseur). Un +faisceau de rayons qui arrive normalement sur l'écran est diffusé dans +tous les sens; mais la diffusion est d'autant moins importante que +l'écran est plus mince, et pour des écrans très minces il existe un +faisceau sortant qui est sensiblement le prolongement du faisceau +incident[60]. + + [60] DES COUDRES, _Physik. Zeitschrift_, novembre 1902. + +Les rayons déviables β du radium se comportent d'une manière analogue, +mais le faisceau déviable transmis éprouve, à épaisseur d'écran égale, +une modification beaucoup moins profonde. D'après les expériences de M. +Becquerel, les rayons β très fortement déviables du radium (ceux dont la +vitesse est relativement faible) sont fortement diffusés par un écran +d'aluminium de 0mm,1 d'épaisseur; mais les rayons pénétrants et peu +déviables (rayons genre cathodique de grande vitesse) traversent ce +même écran sans aucune diffusion sensible, et sans que le faisceau +qu'ils constituent soit déformé, et cela quelle que soit l'inclinaison +de l'écran par rapport au faisceau. Les rayons β de grande vitesse +traversent sans diffusion une épaisseur bien plus grande de paraffine +(quelques centimètres), et l'on peut suivre dans celle-ci la courbure du +faisceau produite par le champ magnétique. Plus l'écran est épais et +plus sa matière est absorbante, plus le faisceau déviable primitif est +altéré, parce que, à mesure que l'épaisseur de l'écran croît, la +diffusion commence à se faire sentir sur de nouveaux groupes de rayons +de plus en plus pénétrants. + +L'air produit sur les rayons β du radium qui le traversent une +diffusion, qui est très sensible pour les rayons fortement déviables, +mais qui est cependant bien moins importante que celle qui est due à des +épaisseurs égales de matières solides traversées. C'est pourquoi les +rayons déviables β du radium se propagent dans l'air à de grandes +distances. + + +_Pouvoir pénétrant du rayonnement des corps radioactifs._--Dès le début +des recherches sur les corps radioactifs, on s'est préoccupé de +l'absorption produite par divers écrans sur les rayons émis par ces +substances. J'ai donné dans une première Note relative à ce sujet[61] +plusieurs nombres cités au début de ce travail indiquant la pénétration +relative des rayons uraniques et thoriques. M. Rutherford a étudié plus +spécialement la radiation uranique[62] et prouvé qu'elle était +hétérogène. M. Owens a conclu de même pour les rayons thoriques[63]. +Quand vint ensuite la découverte des substances fortement radioactives, +le pouvoir pénétrant de leurs rayons fut aussitôt étudié par divers +physiciens (Becquerel, Meyer et von Schweidler, Curie, Rutherford). Les +premières observations mirent en évidence l'hétérogénéité du rayonnement +qui semble être un phénomène général et commun aux substances +radioactives[64]. On se trouve là en présence de sources, qui émettent +un ensemble de radiations, dont chacune a un pouvoir pénétrant qui lui +est propre. La question se complique encore par ce fait, qu'il y a lieu +de rechercher en quelle mesure la nature de la radiation peut se trouver +modifiée par le passage à travers les substances matérielles et que, par +conséquent, chaque ensemble de mesures n'a une signification précise que +pour le dispositif expérimental employé. + + [61] Mme CURIE, _Comptes rendus_, avril 1898. + + [62] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier 1899. + + [63] OWENS, _Phil. Mag._, octobre 1899. + + [64] BECQUEREL, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900.--MEYER et von + SCHWEIDLER, _Comptes rendus de l'Acad. de Vienne_, mars 1900 (_Physik. + Zeitschrift_, t. I, p. 209). + +Ces réserves étant faites, on peut chercher à coordonner les diverses +expériences et à exposer l'ensemble des résultats acquis. + +Les corps radioactifs émettent des rayons qui se propagent dans l'air et +dans le vide. La propagation est rectiligne; ce fait est prouvé par la +netteté et la forme des ombres fournies par l'interposition de corps, +opaques au rayonnement, entre la source et la plaque sensible ou l'écran +fluorescent qui sert de récepteur, la source ayant des dimensions +petites par rapport à sa distance au récepteur. Diverses expériences qui +prouvent la propagation rectiligne des rayons émis par l'uranium, le +radium et le polonium ont été faites par M. Becquerel[65]. + + [65] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 979 et 1154. + +La distance à laquelle les rayons peuvent se propager dans l'air à +partir de la source est intéressante à connaître. Nous avons constaté +que le radium émet des rayons qui peuvent être observés dans l'air à +plusieurs mètres de distance. Dans certaines de nos mesures électriques, +l'action de la source sur l'air du condensateur s'exerçait à une +distance comprise entre 2m et 3m. Nous avons également obtenu des effets +de fluorescence et des impressions radiographiques à des distances du +même ordre de grandeur. Ces expériences ne peuvent être faites +facilement qu'avec des sources radioactives très intenses, parce que, +indépendamment de l'absorption exercée par l'air, l'action sur un +récepteur donné varie en raison inverse du carré de la distance à une +source de petites dimensions. Ce rayonnement, qui se propage à grande +distance du radium, comprend aussi bien des rayons genre cathodique que +des rayons non déviables; cependant, les rayons déviables dominent de +beaucoup, d'après les expériences que j'ai citées plus haut. Quant à la +grosse masse du rayonnement (rayons α), elle est, au contraire, limitée +dans l'air à une distance de 7cm environ de la source. + +J'ai fait quelques expériences avec du radium enfermé dans une petite +ampoule de verre. Les rayons qui sortaient de cette ampoule +franchissaient un certain espace d'air et étaient reçus dans un +condensateur, qui servait à mesurer leur pouvoir ionisant par la méthode +électrique ordinaire. On faisait varier la distance _d_ de la source au +condensateur et l'on mesurait le courant de saturation _i_ obtenu dans +le condensateur. Voici les résultats d'une des séries de mesures: + + _d cm._ _i._ (_i_ × _d_^2) × 10^{-3}. + + 10 127 13 + 20 38 15 + 30 17,4 16 + 40 10,5 17 + 50 6,9 17 + 60 4,7 17 + 70 3,8 19 + 100 1,65 17 + +A partir d'une certaine distance, l'intensité du rayonnement varie +sensiblement en raison inverse du carré de la distance au condensateur. + +Le rayonnement du polonium ne se propage dans l'air qu'à une distance de +quelques centimètres (4cm à 6cm) de la source radiante. + +Si l'on considère l'absorption des radiations par les écrans solides, on +constate là encore une différence fondamentale entre le radium et le +polonium. Le radium émet des rayons capables de traverser une grande +épaisseur de matière solide, par exemple quelques centimètres de plomb +ou de verre[66]. Les rayons qui ont traversé une grande épaisseur d'un +corps solide sont extrêmement pénétrants, et, pratiquement, on n'arrive +plus, pour ainsi dire, à les faire absorber intégralement par quoi que +ce soit. Mais ces rayons ne constituent qu'une faible fraction du +rayonnement total, dont la grosse masse est, au contraire, absorbée par +une faible épaisseur de matière solide. + + [66] M. et Mme CURIE, _Rapports au Congrès_ 1900. + +Le polonium émet des rayons extrêmement absorbables qui ne peuvent +traverser que des écrans solides très minces. + +Voici, à titre d'exemple, quelques nombres relatifs à l'absorption +produite par une lame d'aluminium d'épaisseur égale à 0mm,01. Cette lame +était placée au-dessus et presque au contact de la substance. Le +rayonnement direct et celui transmis par la lame étaient mesurés par la +méthode électrique (appareil _fig._ 1); le courant de saturation était +sensiblement atteint dans tous les cas. Je désigne par _a_ l'activité de +la substance radiante, celle de l'uranium étant prise comme unité. + + Fraction + du rayonnement + transmise + _a._ par la lame. + + Chlorure de baryum radifère 57 0,32 + Bromure » 43 0,30 + Chlorure » 1200 0,30 + Sulfate » 5000 0,29 + Sulfate » 10000 0,32 + Bismuth à polonium métallique 0,22 + Composés d'urane 0,20 + Composés de thorium en couche mince 0,38 + +On voit que des composés radifères de nature et d'activité différentes +donnent des résultats très analogues, ainsi que je l'ai indiqué déjà +pour les composés d'urane et de thorium au début de ce travail. On voit +aussi que si l'on considère toute la masse du rayonnement, et pour la +lame absorbante considérée, les diverses substances radiantes viennent +se ranger dans l'ordre suivant de pénétration décroissante de leurs +rayons: thorium, radium, polonium, uranium. + +Ces résultats sont analogues à ceux qui ont été publiés par M. +Rutherford dans un Mémoire relatif à cette question[67]. + + [67] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, juillet 1902. + +M. Rutherford trouve, d'ailleurs, que l'ordre est le même quand la +substance absorbante est constituée par l'air. Mais il est probable que +cet ordre n'a rien d'absolu et ne se maintiendrait pas indépendamment de +la nature et de l'épaisseur de l'écran considéré. L'expérience montre, +en effet, que la loi d'absorption est très différente pour le polonium +et le radium et que, pour ce dernier, il y a lieu de considérer +séparément l'absorption des rayons de chacun des trois groupes. + +Le polonium se prête particulièrement à l'étude des rayons α, puisque +les échantillons que nous possédons n'émettent point d'autres rayons. +J'ai fait une première série d'expériences avec des échantillons de +polonium extrêmement actifs et récemment préparés. J'ai trouvé que les +rayons du polonium sont d'autant plus absorbables, que l'épaisseur de +matière qu'ils ont déjà traversée est plus grande[68]. Cette loi +d'absorption singulière est contraire à celle que l'on connaît pour les +autres rayonnements. + + [68] Mme CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +J'ai employé pour cette étude notre appareil de mesures de la +conductibilité électrique avec le dispositif suivant: + + Les deux plateaux d'un condensateur PP et P'P' (_fig._ 8) sont + horizontaux et abrités dans une boîte métallique BBBB en relation avec + la terre. Le corps actif A, situé dans une boîte métallique épaisse + CCCC faisant corps avec le plateau P'P', agit sur l'air du + condensateur au travers d'une toile métallique T; les rayons qui + traversent la toile sont seuls utilisés pour la production du courant, + le champ électrique s'arrêtant à la toile. On peut faire varier la + distance AT du corps actif à la toile. Le champ entre les plateaux est + établi au moyen d'une pile; la mesure + du courant se fait au moyen d'un électromètre et d'un quartz + piézoélectrique. + + [Illustration: Fig. 8] + + En plaçant en A sur le corps actif divers écrans et en modifiant la + distance AT, on peut mesurer l'absorption des rayons qui font dans + l'air des chemins plus ou moins grands. + +Voici les résultats obtenus avec le polonium: + +Pour une certaine valeur de la distance AT (4cm et au-dessus), aucun +courant ne passe: les rayons ne pénètrent pas dans le condensateur. +Quand on diminue la distance AT, l'apparition des rayons dans le +condensateur se fait d'une manière assez brusque, de telle sorte que, +pour une petite diminution de la distance, on passe d'un courant très +faible à un courant très notable; ensuite le courant s'accroît +régulièrement quand on continue à rapprocher le corps radiant de la +toile T. + +Quand on recouvre la substance radiante d'une lame d'aluminium laminé de +1/100 de millimètre d'épaisseur, l'absorption produite par la lame est +d'autant plus forte que la distance AT est plus grande. + +Si l'on place sur la première lame d'aluminium une deuxième lame +pareille, chaque lame absorbe une fraction du rayonnement qu'elle +reçoit, et cette fraction est plus grande pour la deuxième lame que pour +la première, de telle façon que c'est la deuxième lame qui semble plus +absorbante. + + Dans le Tableau qui suit, j'ai fait figurer: dans la première ligne, + les distances en centimètres entre le polonium et la toile T; dans la + deuxième ligne, la proportion de rayons pour 100 transmise par une + lame d'aluminium; dans la troisième ligne, la proportion de rayons + pour 100 transmise par deux lames du même aluminium. + + Distance AT 3,5 2,5 1,9 1,45 0,5 + + Pour 100 de rayons transmis par + une lame 0 0 5 10 25 + + Pour 100 de rayons transmis par + deux lames 0 0 0 5 0,7 + +Dans ces expériences, la distance des plateaux P et P' était de 3cm. On +voit que l'interposition de la lame d'aluminium diminue l'intensité du +rayonnement en plus forte proportion dans les régions éloignées que dans +les régions rapprochées. + +Cet effet est encore plus marqué que ne l'indiquent les nombres qui +précèdent. Ainsi, la pénétration de 25 pour 100, pour la distance 0cm,5, +représente la moyenne de pénétration pour tous les rayons qui dépassent +cette distance, ceux extrêmes ayant une pénétration très faible. Si l'on +ne recueillait que les rayons compris entre 0cm,5 et 1cm, par exemple, +on aurait une pénétration plus grande encore. Et, en effet, si l'on +rapproche le plateau P à une distance 0cm,5 de P', la fraction du +rayonnement transmise par la lame d'aluminium (pour AT = 0cm,5) est de +47 pour 100 et, à travers deux lames, elle est de 5 pour 100 du +rayonnement primitif. + +J'ai fait récemment une deuxième série d'expériences avec ces mêmes +échantillons de polonium dont l'activité était considérablement +diminuée, l'intervalle de temps qui sépare les deux séries d'expériences +étant de 3 ans. + +Dans les expériences anciennes, le polonium était à l'état de +sous-nitrate; dans celles récentes il était à l'état de grains +métalliques, obtenus par fusion du sous-nitrate avec le cyanure de +potassium. + +J'ai constaté que le rayonnement du polonium avait conservé les mêmes +caractères essentiels, et j'ai trouvé quelques résultats nouveaux. +Voici, pour diverses valeurs de la distance AT, la fraction du +rayonnement transmise par un écran formé par 4 feuilles très minces +d'aluminium battu superposées: + + Distance AT en centimètres 0 1,5 2,6 + Pour 100 de rayons transmis par l'écran 76 66 39 + +J'ai constaté de même que la fraction du rayonnement absorbée par un +écran donné croît avec l'épaisseur de matière qui a déjà été traversée +par le rayonnement, mais cela a lieu seulement à partir d'une certaine +valeur de la distance AT. Quand cette distance est nulle (le polonium +étant tout contre la toile, en dehors ou en dedans du condensateur), on +observe que, de plusieurs écrans identiques superposés, chacun absorbe +la même fraction du rayonnement qu'il reçoit, autrement dit, l'intensité +du rayonnement diminue alors suivant une loi exponentielle en fonction +de l'épaisseur de matière traversée, comme cela aurait lieu pour un +rayonnement homogène et transmis par la lame sans changement de nature. + +Voici quelques résultats numériques relatifs à ces expériences: + +Pour une distance AT égale à 1cm,5, un écran en aluminium mince transmet +la fraction 0,51 du rayonnement qu'il reçoit quand il agit seul, et la +fraction 0,34 seulement du rayonnement qu'il reçoit quand il est précédé +par un autre écran pareil à lui. + +Au contraire, pour une distance AT égale à 0, ce même écran transmet +dans les deux cas considérés la même fraction du rayonnement qu'il +reçoit et cette fraction est égale à 0,71; elle est donc plus grande que +dans le cas précédent. + +Voici, pour une distance AT égale à 0 et pour une succession d'écrans +très minces superposés, des nombres qui indiquent pour chaque écran le +rapport du rayonnement transmis au rayonnement reçu: + + Série Série + de 9 feuilles de cuivre de 7 feuilles d'aluminium + très minces. très minces. + 0,72 0,69 + 0,78 0,94 + 0,75 0,95 + 0,77 0,91 + 0,70 0,92 + + Série Série + de 9 feuilles de cuivre de 7 feuilles d'aluminium + très minces. très minces. + 0,77 0,93 + 0,69 0,91 + 0,79 + 0,68 + +Étant données les difficultés d'emploi d'écrans très minces et de la +superposition d'écrans au contact, les nombres de chaque colonne peuvent +être considérés comme constants; seul, le premier nombre de la colonne +relative à l'aluminium indique une absorption plus forte que celle +indiquée par les nombres suivants. + +Les rayons α du radium se comportent comme les rayons du polonium. On +peut étudier ces rayons à peu près seuls en renvoyant les rayons bien +plus déviables β de côté par l'emploi d'un champ magnétique; les rayons +γ semblent, en effet, peu importants par rapport aux rayons α. +Toutefois, on ne peut opérer ainsi qu'à partir d'une certaine distance +de la source radiante. Voici les résultats d'une expérience de ce genre. +On mesurait la fraction du rayonnement transmise par une lame +d'aluminium de 0mm,1 d'épaisseur; cette lame était placée toujours au +même endroit, au-dessus et à petite distance de la source radiante. On +observait, au moyen de l'appareil de la figure 5, le courant produit +dans le condensateur pour diverses valeurs de la distance AD, en +présence et en absence de la lame. + + Distance AD 6,0 5,1 3,4 + Pour 100 de rayons transmis par l'aluminium 3 7 24 + +Ce sont encore les rayons qui allaient le plus loin dans l'air qui sont +le plus absorbés par l'aluminium. Il y a donc une grande analogie entre +la partie absorbable α du rayonnement du radium et les rayons du +polonium. + +Les rayons déviables β et les rayons non déviables pénétrants γ sont, +au contraire, de nature différente. Les expériences de divers +physiciens, notamment de MM. Meyer et von Schweidler[69], montrent +clairement que, si l'on considère l'ensemble du rayonnement du radium, +le pouvoir pénétrant de ce rayonnement augmente avec l'épaisseur de +matière traversée, comme cela a lieu pour les rayons de Röntgen. Dans +ces expériences, les rayons α interviennent à peine, parce que ces +rayons sont pratiquement supprimés par des écrans absorbants très +minces. Ce qui traverse, ce sont, d'une part, les rayons β plus ou moins +diffusés, d'autre part, les rayons γ, qui semblent analogues aux rayons +de Röntgen. + + [69] MEYER et von SCHWEIDLER, _Physik. Zeitschrift_, t. I, p. 209. + +Voici les résultats de quelques-unes de mes expériences à ce sujet: + +Le radium est enfermé dans une ampoule de verre. Les rayons qui sortent +de l'ampoule traversent 30cm d'air et sont reçus sur une série de +plaques de verre d'épaisseur de 1mm,3 chacune; la première plaque +transmet 49 pour 100 du rayonnement qu'elle reçoit, la deuxième transmet +84 pour 100 du rayonnement qu'elle reçoit, la troisième transmet 85 pour +100 du rayonnement qu'elle reçoit. + +Dans une autre série d'expériences, le radium était enfermé dans une +ampoule de verre placée à 10cm du condensateur qui recevait les rayons. +On plaçait sur l'ampoule une série d'écrans de plomb identiques dont +chacun avait une épaisseur de 0mm,115. + +Le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reçu est donné pour +chacune des lames successives par la série des nombres suivants: + + 0,40 0,60 0,72 0,79 0,89 0,92 0,94 0,94 0,97 + +Pour une série de 4 écrans en plomb dont chacun avait 1mm,5 +d'épaisseur, le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reçu +était donné pour les lames successives par les nombres suivants: + + 0,09 0,78 0,84 0,82 + +De ces expériences il résulte que, quand l'épaisseur de plomb traversée +croît de 0mm,1 à 6mm, le pouvoir pénétrant du rayonnement va en +augmentant. + +J'ai constaté que, dans les conditions expérimentales indiquées, un +écran de plomb de 1cm,8 d'épaisseur transmet 2 pour 100 du rayonnement +qu'il reçoit; un écran de plomb de 5cm,3 d'épaisseur transmet encore 0,4 +pour 100 du rayonnement qu'il reçoit. J'ai constaté également que le +rayonnement transmis par une épaisseur de plomb égale à 1mm,5 comprend +une forte proportion de rayons déviables (genre cathodique). Ces +derniers sont donc capables de traverser non seulement de grandes +distances dans l'air, mais aussi des épaisseurs notables de substances +solides très absorbantes telles que le plomb. + +Quand on étudie avec l'appareil de la figure 2 l'absorption exercée par +une lame d'aluminium de 0mm,01 d'épaisseur sur l'ensemble du rayonnement +du radium, la lame étant toujours placée à la même distance de la +substance radiante, et le condensateur étant placé à une distance +variable AD, les résultats obtenus sont la superposition de ce qui est +dû aux trois groupes du rayonnement. Si l'on observe à grande distance, +les rayons pénétrants dominent et l'absorption est faible; si l'on +observe à petite distance, les rayons α dominent et l'absorption est +d'autant plus faible qu'on se rapproche plus de la substance; pour une +distance intermédiaire, l'absorption passe par un maximum et la +pénétration par un minimum. + + Distance AD 7,1 6,5 6,0 5,1 3,4 + Pour 100 de rayons transmis par + l'aluminium 91 82 58 41 48 + +Toutefois, certaines expériences relatives à l'absorption mettent en +évidence une certaine analogie entre les rayons α et les rayons +déviables β. C'est ainsi que M. Becquerel a trouvé que l'action +absorbante d'un écran solide sur les rayons β augmente avec la distance +de l'écran à la source, de sorte que, si les rayons sont soumis à un +champ magnétique comme dans la figure 4, un écran placé contre la source +radiante laisse subsister une portion plus grande du spectre magnétique +que le même écran placé sur la plaque photographique. Cette variation de +l'effet absorbant de l'écran avec la distance de cet écran à la source +est analogue à ce qui a lieu pour les rayons α; elle a été vérifiée par +MM. Meyer et von Schweidler, qui opéraient par la méthode +fluoroscopique; M. Curie et moi nous avons observé le même fait en nous +servant de la méthode électrique. Les conditions de production de ce +phénomène n'ont pas encore été étudiées. Cependant, quand le radium est +enfermé dans un tube de verre et placé à assez grande distance d'un +condensateur qui est lui-même enfermé dans une boîte d'aluminium mince, +il est indifférent de placer l'écran contre la source ou contre le +condensateur; le courant obtenu est alors le même dans les deux cas. + +L'étude des rayons α m'avait amenée à considérer que ces rayons +se comportent comme des projectiles lancés avec une certaine vitesse et +qui perdent de leur force vive en franchissant des obstacles[70]. Ces +rayons jouissent pourtant de la propagation rectiligne comme l'a montré +M. Becquerel dans l'expérience suivante. Le polonium émettant les rayons +était placé dans une cavité linéaire très étroite, creusée dans une +feuille de carton. On avait ainsi une source linéaire de rayons. Un fil +de cuivre de 1mm,5 de diamètre était placé parallèlement en face de la +source à une distance de 4mm,9. Une plaque photographique était placée +parallèlement à une distance de 8mm,65 au delà. Après une pose de 10 +minutes, l'ombre géométrique du fil était reproduite d'une façon +parfaite, avec les dimensions prévues et une pénombre très étroite de +chaque côté correspondant bien à la largeur de la source. La même +expérience réussit également bien en plaçant contre le fil une double +feuille d'aluminium battu que les rayons sont obligés de traverser. + + [70] Mme CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +Il s'agit donc bien de rayons capables de donner des ombres géométriques +parfaites. L'expérience avec l'aluminium montre que ces rayons ne sont +pas diffusés en traversant la lame, et que cette lame n'émet pas, tout +au moins en quantité importante, des rayons secondaires analogues aux +rayons secondaires des rayons de Röntgen. + +Les rayons α sont ceux qui semblent actifs dans la très belle expérience +réalisée dans le _spinthariscope_ de M. Crookes[71]. Cet appareil se +compose essentiellement d'un grain de sel de radium maintenu à +l'extrémité d'un fil métallique en face d'un écran au sulfure de zinc +phosphorescent. Le grain de radium est à une très petite distance de +l'écran (0mm,5, par exemple), et l'on regarde au moyen d'une loupe la +face de l'écran tournée vers le radium. Dans ces conditions l'œil +aperçoit sur l'écran une véritable pluie de points lumineux qui +apparaissent et disparaissent continuellement. L'écran présente l'aspect +d'un ciel étoilé. Les points brillants sont plus rapprochés dans les +régions de l'écran voisines du radium, et dans le voisinage immédiat de +celui-ci la lueur paraît continue. Le phénomène ne semble pas altéré par +les courants d'air; il se produit dans le vide; un écran même très mince +placé entre le radium et l'écran phosphorescent le supprime; il semble +donc bien que le phénomène soit dû à l'action des rayons α les plus +absorbables du radium. + + [71] _Chem. News_, 3 avril 1903. + +On peut imaginer que l'apparition d'un des points lumineux sur l'écran +phosphorescent est provoquée par le choc d'un projectile isolé. Dans +cette manière de voir, on aurait affaire, pour la première fois, à un +phénomène permettant de distinguer l'action individuelle d'une particule +dont les dimensions sont du même ordre de grandeur que celles d'un +atome. + +L'aspect des points lumineux est le même que celui des étoiles ou des +objets ultra-microscopiques fortement éclairés qui ne produisent pas sur +la rétine des images nettes, mais des taches de diffraction; et ceci est +bien en accord avec la conception que chaque point lumineux extrêmement +petit est produit par le choc d'un seul atome. + +Les rayons pénétrants non déviables γ semblent être de tout autre nature +et semblent analogues aux rayons Röntgen. Rien ne prouve, d'ailleurs, +que des rayons peu pénétrants de même nature ne puissent exister dans le +rayonnement du radium, car ils pourraient être masqués par le +rayonnement corpusculaire. + +On vient de voir combien le rayonnement des corps radioactifs est un +phénomène complexe. Les difficultés de son étude viennent s'augmenter +par cette circonstance, qu'il y a lieu de rechercher si ce rayonnement +éprouve de la part de la matière une absorption sélective seulement, ou +bien aussi une transformation plus ou moins profonde. + +On ne sait encore que peu de choses relativement à cette question. +Toutefois, si l'on admet que le rayonnement du radium comporte à la fois +des rayons genre cathodique et des rayons genre Röntgen, on peut +s'attendre à ce que ce rayonnement éprouve des transformations en +traversant les écrans. On sait, en effet: 1º que les rayons cathodiques +qui sortent du tube de Crookes à travers une fenêtre d'aluminium +(expérience de Lenard) sont fortement diffusés par l'aluminium, et que, +de plus, la traversée de l'écran entraîne une diminution de la vitesse +des rayons; c'est ainsi que des rayons cathodiques d'une vitesse égale à +1,4 × 10^{10} centimètres perdent 10 pour 100 de leur vitesse en +traversant 0mm,01 d'aluminium[72]; 2º les rayons cathodiques, en +frappant un obstacle, donnent lieu à la production de rayons Röntgen; 3º +les rayons Röntgen, en frappant un obstacle solide, donnent lieu à une +production de _rayons secondaires_, qui sont en partie des rayons +cathodiques[73]. + + [72] DES COUDRES, _Physik. Zeitschrift_, novembre 1902. + + [73] SAGNAC, _Thèse de doctorat_.--CURIE et SAGNAC, _Comptes rendus_, + avril 1900. + +On peut donc, par analogie, prévoir l'existence de tous les phénomènes +précédents pour les rayons des substances radioactives. + +En étudiant la transmission des rayons du polonium à travers un écran +d'aluminium, M. Becquerel n'a observé ni production de rayons +secondaires ni transformation en rayons genre cathodique[74]. + + [74] BECQUEREL, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900. + +J'ai cherché à mettre en évidence une transformation des rayons du +polonium, en employant la méthode de l'interversion des écrans: deux +écrans superposés E_{1} et E_{2} étant traversés par les rayons, l'ordre +dans lequel ils sont traversés doit être indifférent, si le passage au +travers des écrans ne transforme pas les rayons; si, au contraire, +chaque écran transforme les rayons en les transmettant, l'ordre des +écrans n'est pas indifférent. Si, par exemple, les rayons se +transforment en rayons plus absorbables en traversant du plomb, et que +l'aluminium ne produise pas un effet du même genre avec la même +importance, alors le système plomb-aluminium paraîtra plus opaque que le +système aluminium-plomb; c'est ce qui a lieu pour les rayons Röntgen. + +Mes expériences indiquent que ce phénomène se produit avec les rayons du +polonium. L'appareil employé était celui de la figure 8. Le polonium +était placé dans la boîte CCCC et les écrans absorbants, nécessairement +très minces, étaient placés sur la toile métallique T. + + Courant + Écrans employés. Épaisseur. observé. + mm + + Aluminium 0,01 } 17,9 + Laiton 0,005 } + Laiton 0,005 } 6,7 + Aluminium 0,01 } + Aluminium 0,01 } 150 + Étain 0,005 } + Étain 0,005 } 125 + Aluminium 0,01 } + Étain 0,005 } 13,9 + Laiton 0,005 } + Laiton 0,005 } 4,4 + Étain 0,005 } + +Les résultats obtenus prouvent que le rayonnement est modifié en +traversant un écran solide. Cette conclusion est d'accord avec les +expériences dans lesquelles, de deux lames métalliques identiques et +superposées, la première se montre moins absorbante que la suivante. Il +est probable, d'après cela, que l'action transformatrice d'un écran est +d'autant plus grande que cet écran est plus loin de la source. Ce point +n'a pas été vérifié, et la nature de la transformation n'a pas encore +été étudiée en détail. + +J'ai répété les mêmes expériences avec un sel de radium très actif. Le +résultat a été négatif. Je n'ai observé que des variations +insignifiantes dans l'intensité de la radiation transmise lors de +l'interversion de l'ordre des écrans. Les systèmes d'écrans essayés ont +été les suivants: + + mm mm + + Aluminium, épaisseur 0,55 Platine, épaisseur 0,01 + » » 0,55 Plomb » 0,1 + » » 0,55 Étain, épaisseur 0,005 + » » 1,07 Cuivre » 0,05 + » » 0,55 Laiton » 0,005 + » » 1,07 Laiton » 0,005 + » » 0,15 Platine » 0,01 + » » 0,15 Zinc » 0,05 + » » 0,15 Plomb » 0,1 + +Le système plomb-aluminium s'est montré légèrement plus opaque que celui +aluminium-plomb, mais la différence n'est pas grande. + +Je n'ai pu mettre ainsi en évidence une transformation notable des +rayons du radium. Cependant, dans diverses expériences radiographiques, +M. Becquerel a observé des effets très intenses dus aux rayons diffusés +ou secondaires, émis par les écrans solides qui recevaient les rayons du +radium. La substance la plus active, au point de vue de ces émissions +secondaires, semble être le plomb. + + +_Action ionisante des rayons du radium sur les liquides isolants._ +--M. Curie a montré que les rayons du radium et les rayons de Röntgen +agissent sur les diélectriques liquides comme sur l'air, en leur +communiquant une certaine conductibilité électrique[75]. Voici comment +était disposée l'expérience (_fig._ 9). + +[Illustration: Fig. 9.] + + [75] P. CURIE, _Comptes rendus de l'Académie des Sciences_, 17 février + 1902. + +Le liquide à expérimenter est placé dans un vase métallique CDEF, dans +lequel plonge un tube de cuivre mince AB; ces deux pièces métalliques +servent d'électrodes. Le vase est maintenu à un potentiel connu, au +moyen d'une batterie de petits accumulateurs, dont un pôle est à terre. +Le tube AB est en relation avec l'électromètre. Lorsqu'un courant +traverse le liquide, on maintient l'électromètre au zéro à l'aide d'un +quartz piézoélectrique qui donne la mesure du courant. Le tube de +cuivre MNM'N', relié au sol, sert de tube de garde pour empêcher le +passage du courant à travers l'air. Une ampoule contenant le sel de +baryum radifère peut être placée au fond du tube AB; les rayons agissent +sur le liquide après avoir traversé le verre de l'ampoule et les parois +du tube métallique. On peut encore faire agir le radium en plaçant +l'ampoule en dessous de la paroi DE. + +Pour agir avec les rayons de Röntgen, on fait arriver ces rayons au +travers de la paroi DE. + +L'accroissement de conductibilité par l'action des rayons du radium ou +des rayons de Röntgen semble se produire pour tous les diélectriques +liquides; mais, pour constater cet accroissement, il est nécessaire que +la conductibilité propre du liquide soit assez faible pour ne pas +masquer l'effet des rayons. + +En opérant avec le radium et les rayons de Röntgen, M. Curie a obtenu +des effets du même ordre de grandeur. + +Quand on étudie avec le même dispositif la conductibilité de l'air ou +d'un autre gaz sous l'action des rayons de Becquerel, on trouve que +l'intensité du courant obtenu est proportionnelle à la différence de +potentiel entre les électrodes, tant que celle-ci ne dépasse pas +quelques volts; mais pour des tensions plus élevées, l'intensité du +courant croît de moins en moins vite, et le courant de saturation est +sensiblement atteint pour une tension de 100 volts. + +Les liquides étudiés avec le même appareil et avec le même produit +radiant très actif se comportent différemment; l'intensité du courant +est proportionnelle à la tension quand celle-ci varie entre 0 et 450 +volts, et cela même quand la distance des électrodes ne dépasse pas 6mm. +On peut alors considérer la _conductivité_ provoquée dans divers +liquides par le rayonnement d'un sel de radium agissant dans les mêmes +conditions. + +Les nombres du Tableau suivant multiplié par 10^{-14} donnent la +conductivité en mhos (inverse d'ohm) pour 1cm3: + + Sulfure de carbone 20 + Éther de pétrole 15 + Amylène 14 + Chlorure de carbone 8 + Benzine 4 + Air liquide 1,3 + Huile de vaseline 1,6 + +On peut cependant supposer que les liquides et les gaz se comportent +d'une façon analogue, mais que, pour les liquides, le courant reste +proportionnel à la tension jusqu'à une limite bien plus élevée que pour +les gaz. On pouvait, par analogie avec ce qui a lieu pour les gaz, +chercher à abaisser la limite de proportionnalité en employant un +rayonnement beaucoup plus faible. L'expérience a vérifié cette +prévision; le produit radiant employé était 150 fois moins actif que +celui qui avait servi pour les premières expériences. Pour des tensions +de 50, 100, 200, 400 volts, les intensités du courant étaient +représentées respectivement par les nombres 109, 185, 255, 335. La +proportionnalité ne se maintient plus, mais le courant varie encore +fortement quand on double la différence de potentiel. + +Quelques-uns des liquides examinés sont des isolants à peu près +parfaits, quand ils sont maintenus à température constante, et qu'ils +sont à l'abri de l'action des rayons. Tels sont: l'air liquide, l'éther +de pétrole, l'huile de vaseline, l'amylène. Il est alors très facile +d'étudier l'effet des rayons. L'huile de vaseline est beaucoup moins +sensible à l'action des rayons que l'éther de pétrole. Il convient +peut-être de rapprocher ce fait de la différence de volatilité qui +existe entre ces deux hydrocarbures. L'air liquide qui a bouilli pendant +quelque temps dans le vase d'expérience est plus sensible à l'action des +rayons que celui que l'on vient d'y verser; la conductivité produite par +les rayons est de 1/4 plus grande dans le premier cas. M. Curie a étudié +sur l'amylène et sur l'éther de pétrole l'action des rayons aux +températures de +10° et de -17°. La conductivité due au rayonnement +diminue de 1/10 seulement de sa valeur, quand on passe de 10° à -17°. + +Dans les expériences où l'on fait varier la température du liquide on +peut soit maintenir le radium à la température ambiante, soit le porter +à la même température que le liquide; on obtient le même résultat dans +les deux cas. Cela tient à ce que le rayonnement du radium ne varie pas +avec la température, et conserve encore la même valeur même à la +température de l'air liquide. Ce fait a été vérifié directement par des +mesures. + + +_Divers effets et applications de l'action ionisante des rayons émis par +les substances radioactives._--Les rayons des nouvelles substances +radioactives ionisent l'air fortement. On peut, par l'action du radium, +provoquer facilement _la condensation de la vapeur d'eau sursaturée_, +absolument comme cela a lieu par l'action des rayons cathodiques et des +rayons Röntgen. + +Sous l'influence des rayons émis par les substances radioactives +nouvelles, la _distance explosive entre deux conducteurs métalliques +pour une différence de potentiel donnée se trouve augmentée_; autrement +dit, le passage de l'étincelle est facilité par l'action des rayons. Ce +phénomène est dû à l'action des rayons les plus pénétrants. Si, en +effet, on entoure le radium d'une enveloppe en plomb de 2cm, l'action du +radium sur l'étincelle n'est pas considérablement affaiblie, alors que +le rayonnement qui traverse n'est qu'une très faible fraction du +rayonnement total. + +En rendant conducteur, par l'action des substances radioactives, l'air +au voisinage de deux conducteurs métalliques, dont l'un est relié au sol +et l'autre à un électromètre bien isolé, on voit l'électromètre prendre +une déviation permanente, qui permet de mesurer la force électromotrice +de la pile formée par l'air et les deux métaux (force électromotrice de +contact des deux métaux, quand ils sont séparés par l'air). Cette +méthode de mesures a été employée par lord Kelwin et ses élèves, la +substance radiante étant l'uranium[76]; une méthode analogue avait été +antérieurement employée par M. Perrin qui utilisait l'action ionisante +des rayons Röntgen[77]. + + [76] LORD KELWIN, BEATTIE et SMOLAN, _Nature_, 1897. + + [77] PERRIN, _Thèse de doctorat_. + +On peut se servir des substances radioactives dans l'étude de +l'électricité atmosphérique. La substance active est enfermée dans une +petite boîte en aluminium mince, fixée à l'extrémité d'une tige +métallique en relation avec l'électromètre. L'air est rendu conducteur +au voisinage de l'extrémité de la tige, et celle-ci prend le potentiel +de l'air qui l'entoure. Le radium remplace ainsi avec avantage les +flammes ou les appareils à écoulement d'eau de lord Kelwin, généralement +employés jusqu'à présent dans l'étude de l'électricité atmosphérique[78]. + + [78] PAULSEN, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900.--WITKOWSKI, + _Bulletin de l'Académie des Sciences de Cracovie_, janvier 1902. + +_Effets de fluorescence, effets lumineux._--Les rayons émis par les +nouvelles substances radioactives provoquent la fluorescence de certains +corps. M. Curie et moi, nous avons tout d'abord découvert ce phénomène +en faisant agir le polonium au travers d'une feuille d'aluminium sur une +couche de platinocyanure de baryum. La même expérience réussit encore +plus facilement avec du baryum radifère suffisamment actif. Quand la +substance est fortement radioactive, la fluorescence produite est très +belle. + +Un grand nombre de substances sont susceptibles de devenir +phosphorescentes ou fluorescentes par l'action des rayons de Becquerel. +M. Becquerel a étudié l'action sur les sels d'urane, le diamant, la +blende, etc. M. Bary a montré que les sels des métaux alcalins et +alcalino-terreux, qui sont tous fluorescents sous l'action des rayons +lumineux et des rayons Röntgen, sont également fluorescents sous +l'action des rayons du radium[79]. On peut également observer la +fluorescence du papier, du coton, du verre, etc., au voisinage du +radium. Parmi les différentes espèces de verre, le verre de Thuringe est +particulièrement lumineux. Les métaux ne semblent pas devenir lumineux. + + [79] BARY, _Comptes rendus_, t. CXXX, 1900, p. 776. + +Le platinocyanure de baryum convient le mieux quand on veut étudier le +rayonnement des corps radioactifs par la méthode fluoroscopique. On peut +suivre l'effet des rayons du radium à des distances supérieures à 2m. +Le sulfure de zinc phosphorescent est rendu extrêmement lumineux, mais +ce corps a l'inconvénient de conserver la luminosité pendant quelque +temps, après que l'action des rayons a été supprimée. + +On peut observer la fluorescence produite par le radium quand l'écran +fluorescent est séparé du radium par des écrans absorbants. Nous avons +pu observer l'éclairement d'un écran au platinocyanure de baryum à +travers le corps humain. Cependant, l'action est incomparablement plus +intense, quand l'écran est placé tout contre le radium et qu'il n'en est +séparé par aucun écran solide. Tous les groupes de rayons semblent +capables de produire la fluorescence. + +Pour observer l'action du polonium il est nécessaire de mettre la +substance tout près de l'écran fluorescent sans interposition d'écran +solide, ou tout au moins avec interposition d'un écran très mince +seulement. + +La luminosité des substances fluorescentes exposées à l'action des +substances radioactives baisse avec le temps. En même temps la substance +fluorescente subit une transformation. En voici quelques exemples: + +Les rayons du radium transforment le platinocyanure de baryum en une +variété brune moins lumineuse (action analogue à celle produite par les +rayons Röntgen et décrite par M. Villard). Ils altèrent également le +sulfate d'uranyle et de potassium en le faisant jaunir. Le +platinocyanure de baryum transformé est régénéré partiellement par +l'action de la lumière. Plaçons le radium au-dessous d'une couche de +platinocyanure de baryum étalée sur du papier, le platinocyanure devient +lumineux; si l'on maintient le système dans l'obscurité, le +platinocyanure s'altère, et sa luminosité baisse considérablement. Mais, +exposons le tout à la lumière; le platinocyanure est partiellement +régénéré, et si l'on reporte le tout dans l'obscurité, la luminosité +reparaît assez forte. On a donc, au moyen d'un corps fluorescent et d'un +corps radioactif, réalisé un système qui fonctionne comme un corps +phosphorescent à longue durée de phosphorescence. + +Le verre, qui est rendu fluorescent par l'action du radium, se colore en +brun ou en violet. En même temps, il devient moins fluorescent. Si l'on +chauffe ce verre ainsi altéré, il se décolore et, en même temps que la +décoloration se produit, le verre émet de la lumière. Après cela le +verre a repris la propriété d'être fluorescent au même degré qu'avant la +transformation. + +Le sulfure de zinc qui a été exposé à l'action du radium pendant un +temps suffisant s'épuise peu à peu et perd la faculté d'être +phosphorescent, soit sous l'action du radium, soit sous celle de la +lumière. + +Le diamant est rendu phosphorescent par l'action du radium et peut être +distingué ainsi des imitations en strass, dont la luminosité est très +faible. + +Tous les composés de baryum radifère _sont spontanément lumineux_[80]. +Les sels haloïdes, anhydres et secs, émettent une lumière +particulièrement intense. Cette luminosité ne peut être vue à la grande +lumière du jour, mais on la voit facilement dans la demi-obscurité ou +dans une pièce éclairée à la lumière du gaz. La lumière émise peut être +assez forte pour que l'on puisse lire en s'éclairant avec un peu de +produit dans l'obscurité. La lumière émise émane de toute la masse du +produit, tandis que, pour un corps phosphorescent ordinaire, la lumière +émane surtout de la partie de la surface qui a été éclairée. A l'air +humide les produits radifères perdent en grande partie leur luminosité, +mais ils la reprennent par desséchement (Giesel). La luminosité semble +se conserver. Au bout de plusieurs années aucune modification sensible +ne semble s'être produite dans la luminosité de produits faiblement +actifs, gardés en tubes scellés à l'obscurité. Avec du chlorure de +baryum radifère, très actif et très lumineux, la lumière change de +teinte au bout de quelques mois; elle devient plus violacée et +s'affaiblit beaucoup; en même temps le produit subit certaines +transformations; en redissolvant le sel dans l'eau et en le séchant à +nouveau, on obtient la luminosité primitive. + + [80] CURIE, _Soc. de Physique_, 3 mars 1899.--GIESEL, _Wied. Ann._, t. + LXIX, p. 91. + +Les solutions de sels de baryum radifères, qui contiennent une forte +proportion de radium, sont également lumineuses; on peut observer ce +fait en plaçant la solution dans une capsule de platine qui, n'étant pas +lumineuse elle-même, permet d'apercevoir la luminosité faible de la +solution. + +Quand une solution de sel de baryum radifère contient des cristaux qui +s'y sont déposés, ces cristaux sont lumineux au sein de la solution, et +ils le sont bien plus que la solution elle-même, de sorte que, dans ces +conditions, ils semblent seuls lumineux. + +M. Giesel a préparé du platinocyanure de baryum radifère. Quand ce sel +vient de cristalliser, il a l'aspect du platinocyanure de baryum +ordinaire, et il est très lumineux. Mais peu à peu le sel se colore +spontanément et prend une teinte brune, en même temps que les cristaux +deviennent dichroïques. A cet état, le sel est bien moins lumineux, +quoique sa radioactivité ait augmenté[81]. Le platinocyanure de radium, +préparé par M. Giesel, s'altère encore bien plus rapidement. + + [81] GIESEL, _Wied. Ann._, t. LXIX, p. 91. + +Les composés de radium constituent le premier exemple de substances +spontanément lumineuses. + + +_Dégagement de chaleur par les sels de radium._--Tout récemment MM. +Curie et Laborde ont trouvé que _les sels de radium sont le siège d'un +dégagement de_ _chaleur spontané et continu_[82]. Ce dégagement de +chaleur a pour effet de maintenir les sels de radium à une température +plus élevée que la température ambiante; l'excès de température dépend +d'ailleurs de l'isolement thermique de la substance. Cet excès de +température peut être mis en évidence par une expérience grossière faite +au moyen de deux thermomètres à mercure ordinaires. On utilise deux +vases isolateurs thermiques à vide, identiques entre eux. Dans l'un des +vases on place une ampoule de verre contenant 7dg de bromure de +radium pur; dans le deuxième vase on place une autre ampoule de verre +toute pareille qui contient une substance inactive quelconque, par +exemple du chlorure de baryum. La température de chaque enceinte est +indiquée par un thermomètre dont le réservoir est placé au voisinage +immédiat de l'ampoule. L'ouverture des isolateurs est fermée par du +coton. Quand l'équilibre de température est établi, le thermomètre qui +se trouve dans le même vase que le radium indique constamment une +température supérieure à celle indiquée par l'autre thermomètre; l'excès +de température observé était de 3°. + + [82] CURIE et LABORDE, _Comptes rendus_, 16 mars 1903. + +On peut évaluer la quantité de chaleur dégagée par le radium à l'aide du +calorimètre à glace de Bunsen. En plaçant dans ce calorimètre une +ampoule de verre qui contient le sel de radium, on constate un apport +continu de chaleur qui s'arrête dès qu'on éloigne le radium. La mesure +faite avec un sel de radium préparé depuis longtemps indique que chaque +gramme de radium dégage environ 80 petites calories pendant chaque +heure. Le radium dégage donc pendant une heure une quantité de chaleur +suffisante pour fondre son poids de glace, et un atome gramme (225g) de +radium dégagerait en une heure 18000cal, soit une quantité de chaleur +comparable à celle qui est produite par la combustion d'un atome gramme +(1g) d'hydrogène. Un débit de chaleur aussi considérable ne saurait +être expliqué par aucune réaction chimique ordinaire, et cela d'autant +plus que l'état du radium semble rester le même pendant des années. On +pourrait penser que le dégagement de chaleur est dû à une transformation +de l'atome de radium lui-même, transformation nécessairement très lente. +S'il en était ainsi, on serait amené à conclure que les quantités +d'énergie mises en jeu dans la formation et dans la transformation des +atomes sont considérables et dépassent tout ce qui nous est connu. + +On peut encore évaluer la chaleur dégagée par le radium à diverses +températures en l'utilisant pour faire bouillir un gaz liquéfié et en +mesurant le volume du gaz qui se dégage. On peut faire cette expérience +avec du chlorure de méthyle (à -21°). L'expérience a été faite par MM. +Dewar et Curie avec l'oxygène liquide (à -180°) et avec l'hydrogène +liquide (à -252°). Ce dernier corps convient particulièrement bien pour +réaliser l'expérience. Une éprouvette A, entourée d'un isolateur +thermique à vide, contient de l'hydrogène liquide H (_fig._ 10); elle +est munie d'un tube de dégagement _t_ qui permet de recueillir le gaz +dans une éprouvette graduée E remplie d'eau. L'éprouvette A et son +isolateur plongent dans un bain d'hydrogène liquide H'. Dans ces +conditions aucun dégagement gazeux ne se produit dans l'éprouvette A. +Lorsque l'on introduit, dans l'hydrogène liquide contenu dans cette +éprouvette, une ampoule qui contient 7dg de bromure de radium, il se +fait un dégagement continu de gaz, et l'on recueille 73cm3 de gaz +par minute. + +[Illustration: Fig. 10.] + +Un sel de radium solide qui vient d'être préparé dégage une quantité de +chaleur relativement faible; mais ce débit de chaleur augmente +continuellement et tend vers une valeur déterminée qui n'est pas encore +tout à fait atteinte au bout d'un mois. Quand on dissout dans l'eau un +sel de radium et qu'on enferme la solution en tube scellé, la quantité +de chaleur dégagée par la solution est d'abord faible; elle augmente +ensuite et tend à devenir constante au bout d'un mois; le débit de +chaleur est alors le même que celui dû au même sel à l'état solide. + +Quand on a mesuré à l'aide du calorimètre Bunsen la chaleur dégagée par +un sel de radium contenu dans une ampoule de verre, certains rayons +pénétrants du radium traversent l'ampoule et le calorimètre sans y être +absorbés. Pour voir si ces rayons emportent une quantité d'énergie +appréciable, on peut refaire une mesure en entourant l'ampoule d'une +feuille de plomb de 2mm d'épaisseur; on trouve que, dans ces conditions, +le dégagement de chaleur est augmenté de 4 pour 100 environ de sa +valeur; l'énergie émise par le radium sous forme de rayons pénétrants +n'est donc nullement négligeable. + + +_Effets chimiques produits par les nouvelles substances radioactives. +Colorations._--Les radiations émises par les substances fortement +radioactives sont susceptibles de provoquer certaines transformations, +certaines réactions chimiques. Les rayons émis par les produits +radifères exercent des actions colorantes sur le verre et la +porcelaine[83]. + + [83] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, t. CXXIX, novembre 1899, p. + 823. + +La coloration du verre, généralement brune ou violette, est très +intense; elle se produit dans la masse même du verre, elle persiste +après l'éloignement du radium. Tous les verres se colorent en un temps +plus ou moins long, et la présence du plomb n'est pas nécessaire. Il +convient de rapprocher ce fait de celui, observé récemment, de la +coloration des verres des tubes à vide producteurs des rayons de Röntgen +après un long usage. + +M. Giesel a montré que les sels haloïdes cristallisés des métaux +alcalins (sel gemme, sylvine) se colorent sous l'influence du radium, +comme sous l'action des rayons cathodiques. M. Giesel montre que l'on +obtient des colorations du même genre en faisant séjourner les sels +alcalins dans la vapeur de sodium[84]. + + [84] GIESEL, _Soc. de Phys. allemande_, janvier 1900. + +J'ai étudié la coloration d'une collection de verres de composition +connue, qui m'a été obligeamment prêtée à cet effet par M. Le Chatelier. +Je n'ai pas observé de grande variété dans la coloration. Elle est +généralement violette, jaune, brune ou grise. Elle semble liée à la +présence des métaux alcalins. + +Avec les sels alcalins purs cristallisés on obtient des colorations plus +variées et plus vives; le sel, primitivement blanc, devient bleu, vert, +jaune brun, etc. + +M. Becquerel a montré que le phosphore blanc est transformé en phosphore +rouge par l'action du radium. + +Le papier est altéré et coloré par l'action du radium. Il devient +fragile, s'effrite et ressemble enfin à une passoire criblée de trous. + +Dans certaines circonstances il y a production d'ozone dans le voisinage +de composés très actifs. Les rayons qui sortent d'une ampoule scellée, +renfermant du radium, ne produisent pas d'ozone dans l'air qu'ils +traversent. Au contraire, une forte odeur d'ozone se dégage quand on +ouvre l'ampoule. D'une manière générale l'ozone se produit dans l'air, +quand il y a communication directe entre celui-ci et le radium. La +communication par un conduit même extrêmement étroit est suffisante; il +semble que la production d'ozone soit liée à la propagation de la +radioactivité induite, dont il sera question plus loin. + +Les composés radifères semblent s'altérer avec le temps, sans doute sous +l'action de leur propre radiation. On a vu plus haut que les cristaux de +chlorure de baryum radifères qui sont incolores au moment du dépôt +prennent peu à peu une coloration tantôt jaune ou orangée, tantôt rose; +cette coloration disparaît par la dissolution. Le chlorure de baryum +radifère dégage des composés oxygénés du chlore: le bromure dégage du +brome. Ces transformations lentes s'affirment généralement quelque temps +après la préparation du produit solide, lequel, en même temps, change +d'aspect et de couleur, en prenant une teinte jaune ou violacée. La +lumière émise devient aussi plus violacée. + +Les sels de radium purs semblent éprouver les mêmes transformations que +ceux qui contiennent du baryum. Toutefois les cristaux de chlorure, +déposés en solution acide, ne se colorent pas sensiblement pendant un +temps qui est suffisant, pour que les cristaux de chlorure de baryum +radifères, riches en radium, prennent une coloration intense. + + +_Dégagement de gaz en présence des sels de radium._--Une solution de +bromure de radium dégage des gaz d'une manière continue[85]. Ces gaz +sont principalement de l'hydrogène et de l'oxygène, et la composition du +mélange est voisine de celle de l'eau; on peut admettre qu'il y a +décomposition de l'eau en présence du sel de radium. + + [85] GIESEL, _Ber._, 1903, p. 347.--RAMSAY et SODDY, _Phys. + Zeitschr._, 15 septembre 1903. + +Les sels solides de radium (chlorure, bromure) donnent aussi lieu à un +dégagement continu de gaz. Ces gaz remplissent les pores du sel solide +et se dégagent assez abondamment quand on dissout le sel. On trouve dans +le mélange gazeux de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'acide carbonique, +de l'hélium; le spectre des gaz présente aussi quelques raies +inconnues[86]. + + [86] RAMSAY et SODDY, _loc. cit._ + +On peut attribuer à des dégagements gazeux deux accidents qui se sont +produits dans les expériences de M. Curie. Une ampoule de verre mince +scellée, remplie presque complètement par du bromure de radium solide et +sec, a fait explosion deux mois après la fermeture sous l'effet d'un +faible échauffement; l'explosion était probablement due à la pression du +gaz intérieur. Dans une autre expérience une ampoule contenant du +chlorure de radium préparé depuis longtemps communiquait avec un +réservoir d'assez grand volume dans lequel on maintenait un vide très +parfait. L'ampoule ayant été soumise à un échauffement assez rapide vers +300°, le sel fit explosion; l'ampoule fut brisée, et le sel fut projeté +à distance; il ne pouvait y avoir de pression notable dans l'ampoule au +moment de l'explosion. L'appareil avait d'ailleurs été soumis à un essai +de chauffage dans les mêmes conditions en l'absence du sel de radium, et +aucun accident ne s'était produit. + +Ces expériences montrent qu'il y a danger à chauffer du sel de radium +préparé depuis longtemps et qu'il y a aussi danger à conserver pendant +longtemps du radium en tube scellé. + + +_Production de thermoluminescence._--Certains corps, tels que la +fluorine, deviennent lumineux quand on les chauffe; ils sont +thermoluminescents; leur luminosité s'épuise au bout de quelque temps; +mais la faculté de devenir de nouveau lumineux par la chaleur est +restituée à ces corps par l'action d'une étincelle et aussi par l'action +du radium. Le radium peut donc restituer à ces corps leurs propriétés +thermoluminescentes[87]. Lors de la chauffe la fluorine éprouve une +transformation qui est accompagnée d'une émission de lumière. Quand la +fluorine est ensuite soumise à l'action du radium, une transformation se +refait en sens inverse, et elle est encore accompagnée d'une émission de +lumière. + + [87] BECQUEREL, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900. + +Un phénomène absolument analogue se produit pour le verre exposé aux +rayons du radium. Là aussi une transformation se produit dans le verre, +pendant qu'il est lumineux sous l'action des rayons du radium; cette +transformation est mise en évidence par la coloration qui apparaît et +augmente progressivement. Quand on chauffe ensuite le verre ainsi +modifié, la transformation inverse se produit, la coloration disparaît, +et ce phénomène est accompagné de production de lumière. Il paraît fort +probable qu'il y a là une modification de nature chimique, et la +production de lumière est liée à cette modification. Ce phénomène +pourrait être général. Il pourrait se faire que la production de +fluorescence par l'action du radium et la luminosité des substances +radifères fussent nécessairement liées à un phénomène de transformation +chimique ou physique de la substance qui émet la lumière. + + +_Radiographies._--L'action radiographique des nouvelles substances +radioactives est très intense. Toutefois la manière d'opérer doit être +très différente avec le polonium et le radium. Le polonium n'agit qu'à +très petite distance, et son action est considérablement affaiblie par +des écrans solides; il est facile de la supprimer pratiquement au moyen +d'un écran peu épais (1mm de verre). Le radium agit à des distances +considérablement plus grandes. L'action radiographique des rayons du +radium s'observe à plus de 2m de distance dans l'air, et cela même quand +le produit radiant est enfermé dans une ampoule de verre. Les rayons qui +agissent dans ces conditions appartiennent aux groupes β et γ. Grâce +aux différences qui existent entre la transparence de diverses matières +pour les rayons, on peut, comme avec les rayons Röntgen, obtenir des +radiographies de divers objets. Les métaux sont, en général, opaques, +sauf l'aluminium qui est très transparent. Il n'existe pas de différence +de transparence notable entre les chairs et les os. On peut opérer à +grande distance et avec des sources de très petites dimensions; on a +alors des radiographies très fines. Il est très avantageux, pour la +beauté des radiographies, de renvoyer les rayons β de côté, au moyen +d'un champ magnétique, et de n'utiliser que les rayons γ. Les rayons β, +en traversant l'objet à radiographier, éprouvent, en effet, une certaine +diffusion et occasionnent un certain flou. En les supprimant, on est +obligé d'employer des temps de pose plus grands, mais les résultats sont +meilleurs. La radiographie d'un objet, tel qu'un porte-monnaie, demande +un jour avec une source radiante constituée par quelques centigrammes de +sel de radium, enfermé dans une ampoule de verre et placé à 1m de la +plaque sensible, devant laquelle se trouve l'objet. Si la source est à +20cm de distance de la plaque, le même résultat est obtenu en une heure. +Au voisinage immédiat de la source radiante, une plaque sensible est +instantanément impressionnée. + +[Illustration: Fig. 11. + +Radiographie obtenue avec les rayons du radium.] + + +_Effets physiologiques._--Les rayons du radium exercent une action sur +l'épiderme. Cette action a été observée par M. Walkhoff et confirmée par +M. Giesel, puis par MM. Becquerel et Curie[88]. + + [88] WALKHOFF, _Phot. Rundschau_, octobre 1900.--GIESEL, _Berichte + d. deutsch. chem. Gesell._, t. XXIII.--BECQUEREL et CURIE, _Comptes + rendus_, t. CXXXII, p. 1289. + +Si l'on place sur la peau une capsule en celluloïd ou en caoutchouc +mince renfermant un sel de radium très actif et qu'on l'y laisse +pendant quelque temps, une rougeur se produit sur la peau, soit de +suite, soit au bout d'un temps qui est d'autant plus long que l'action a +été plus faible et moins prolongée; cette tache rouge apparaît à +l'endroit qui a été exposé à l'action; l'altération locale de la peau se +manifeste et évolue comme une brûlure. Dans certains cas il se forme une +ampoule. Si l'exposition a été prolongée, il se produit une ulcération +très longue à guérir. Dans une expérience, M. Curie a fait agir sur son +bras un produit radiant relativement peu actif pendant 10 heures. La +rougeur se manifesta de suite, et il se forma plus tard une plaie qui +mit 4 mois à guérir. L'épiderme a été détruit localement, et n'a pu se +reconstituer à l'état sain que lentement et péniblement avec formation +d'une cicatrice très marquée. Une brûlure au radium avec exposition +d'une demi-heure apparut au bout de 15 jours, forma une ampoule et +guérit en 15 jours. Une autre brûlure, faite avec une exposition de 8 +minutes seulement, occasionna une tache rouge qui apparut au bout de 2 +mois seulement et son effet fut insignifiant. + +L'action du radium sur la peau peut se produire à travers les métaux, +mais elle est affaiblie. Pour se garantir de l'action, il faut éviter de +garder longtemps le radium sur soi autrement qu'enveloppé dans une +feuille de plomb. + +L'action du radium sur la peau a été étudiée par M. le Dr Danlos, à +l'hôpital Saint-Louis, comme procédé de traitement de certaines maladies +de la peau, procédé comparable au traitement par les rayons Röntgen ou +la lumière ultra-violette. Le radium donne à ce point de vue des +résultats encourageants; l'épiderme partiellement détruit par l'action +du radium se reforme à l'état sain. L'action du radium est plus profonde +que celle de la lumière, et son emploi est plus facile que celui de la +lumière ou des rayons Röntgen. L'étude des conditions de l'application +est nécessairement un peu longue, parce qu'on ne peut se rendre compte +immédiatement de l'effet de l'application. + +M. Giesel a remarqué l'action du radium sur les feuilles des plantes. +Les feuilles soumises à l'action jaunissent et s'effritent. + +M. Giesel a également découvert l'action des rayons du radium sur +l'œil[89]. Quand on place dans l'obscurité un produit radiant au +voisinage de la paupière fermée ou de la tempe, on a la sensation d'une +lumière qui remplit l'œil. Ce phénomène a été étudié par MM. Himstedt +et Nagel[90]. Ces physiciens ont montré que tous les milieux de l'œil +deviennent fluorescents par l'action du radium, et c'est ce qui explique +la sensation de lumière perçue. Les aveugles chez lesquels la rétine est +intacte, sont sensibles à l'action du radium, tandis que ceux dont la +rétine est malade n'éprouvent pas la sensation lumineuse due aux rayons. + + [89] GIESEL, _Naturforscherrersammlung_, München, 1899. + + [90] HIMSTEDT et NAGEL, _Ann. der Physik_, t. IV, 1901. + +Les rayons du radium empêchent ou entravent le développement des +colonies microbiennes, mais cette action n'est pas très intense[91]. + + [91] ASCHKINASS et CASPARI, _Ann. der Physik_, t. VI, 1901, p. 570. + +Récemment, M. Danysz a montré que les rayons du radium agissent +énergiquement sur la moelle et sur le cerveau. Après une action d'une +heure, des paralysies se produisent chez les animaux soumis aux +expériences, et ceux-ci meurent généralement au bout de quelques +jours[92]. + + [92] DANYSZ, _Comptes rendus_, 16 février 1903. + + +_Action de la température sur le rayonnement._--On n'a encore que peu de +renseignements sur la manière dont varie l'émission des corps +radioactifs avec la température. Nous savons cependant que l'émission +subsiste aux basses températures. M. Curie a placé dans l'air liquide +un tube de verre qui contenait du chlorure de baryum radifère[93]. La +luminosité du produit radiant persiste dans ces conditions. Au moment où +l'on retire le tube de l'enceinte froide, il paraît même plus lumineux +qu'à la température ambiante. A la température de l'air liquide, le +radium continue à exciter la fluorescence du sulfate d'uranyle et de +potassium. M. Curie a vérifié par des mesures électriques que le +rayonnement, mesuré à une certaine distance de la source radiante, +possède la même intensité quand le radium est à la température ambiante, +ou quand il est dans une enceinte à la température de l'air liquide. +Dans ces expériences, le radium était placé au fond d'un tube fermé à un +bout. Les rayons sortaient du tube par le bout ouvert, traversaient un +certain espace d'air et étaient recueillis dans un condensateur. On +mesurait l'action des rayons sur l'air du condensateur, soit en laissant +le tube dans l'air, soit en l'entourant d'air liquide jusqu'à une +certaine hauteur. Le résultat obtenu était le même dans les deux cas. + + [93] CURIE, _Société de Physique_, 2 mars 1900. + +Quand on porte le radium à une température élevée, sa radioactivité +subsiste. Le chlorure de baryum radifère qui vient d'être fondu (vers +800°) est radioactif et lumineux. Toutefois, une chauffe prolongée à +température élevée a pour effet d'abaisser temporairement la +radioactivité du produit. La baisse est très importante, elle peut +constituer 75 pour 100 du rayonnement total. La baisse proportionnelle +est moins grande sur les rayons absorbables que sur les rayons +pénétrants, qui sont sensiblement supprimés par la chauffe. Avec le +temps, le rayonnement du produit reprend l'intensité et la composition +qu'il avait avant la chauffe; ce résultat est atteint au bout de 2 mois +environ à partir de la chauffe. + + + + +CHAPITRE IV. + +LA RADIOACTIVITÉ INDUITE. + + +_Communication de la radioactivité à des substances primitivement +inactives._--Au cours de nos recherches sur les substances radioactives, +nous avons remarqué, M. Curie et moi, que toute substance qui séjourne +pendant quelque temps au voisinage d'un sel radifère devient elle-même +radioactive[94]. Dans notre première publication à ce sujet, nous nous +sommes attachés à prouver que la radioactivité, ainsi acquise par des +substances primitivement inactives, n'est pas due à un transport de +poussières radioactives qui seraient venues se poser à la surface de ces +substances. Ce fait, actuellement certain, est prouvé en toute évidence +par l'ensemble des expériences qui seront décrites ici, et notamment par +les lois suivant lesquelles la radioactivité provoquée dans les +substances naturellement inactives disparaît quand on soustrait ces +substances à l'action du radium. + + [94] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 6 novembre 1899. + +Nous avons donné au phénomène nouveau ainsi découvert le nom de +_radioactivité induite_. + +Dans la même publication, nous avons indiqué les caractères essentiels +de la radioactivité induite. Nous avons activé des lames de substances +diverses, en les plaçant au voisinage de sels radifères solides et nous +avons étudié la radioactivité de ces lames par la méthode électrique. +Nous avons observé ainsi les faits suivants: + +1º L'activité d'une lame exposée à l'action du radium augmente avec le +temps de l'exposition en se rapprochant d'une certaine limite, suivant +une loi asymptotique. + +2º L'activité d'une lame qui a été activée par l'action du radium et qui +a été ensuite soustraite à cette action disparaît en quelques jours. +Cette activité induite tend vers zéro en fonction du temps, suivant une +loi asymptotique. + +3º Toutes conditions égales d'ailleurs, la radioactivité induite par un +même produit radifère sur diverses lames est indépendante de la nature +de la lame. Le verre, le papier, les métaux s'activent avec la même +intensité. + +4º La radioactivité induite sur une même lame par divers produits +radifères a une valeur limite d'autant plus élevée que le produit est +plus actif. + +Peu de temps après, M. Rutherford publia un travail, duquel il résulte +que les composés du thorium sont capables de produire le phénomène de la +radioactivité induite[95]. M. Rutherford trouva pour ce phénomène les +mêmes lois que celles qui viennent d'être exposées, et il découvrit en +plus ce fait important, que les corps chargés d'électricité négative +s'activent plus énergiquement que les autres. M. Rutherford observa +d'ailleurs que l'air qui a passé sur de l'oxyde de thorium conserve +pendant 10 minutes environ une conductibilité notable. L'air qui est +dans cet état communique la radioactivité induite à des substances +inactives, surtout à celles chargées négativement. M. Rutherford +interprète ses expériences en admettant que les composés du thorium, et +surtout l'oxyde, émettent une _émanation radioactive_ particulière, +susceptible d'être entraînée par les courants d'air et chargée +d'électricité positive. Cette émanation serait la cause de la +radioactivité induite. M. Dorn a reproduit, avec les sels de baryum +radifères, les expériences que M. Rutherford avait faites avec de +l'oxyde de thorium[96]. + + [95] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier et février 1900. + + [96] DORN, _Abh. Naturforsch. Gesell. Halle_, juin 1900. + +M. Debierne a montré que l'actinium provoque, d'une façon extrêmement +intense, l'activité induite des corps placés dans son voisinage. De même +que pour le thorium, il se produit un entraînement considérable de +l'activité par les courants d'air[97]. + + [97] DEBIERNE, _Comptes rendus_, 30 juillet 1900; 16 février 1903. + +La radioactivité induite se présente sous des aspects très variés, et +quand on produit l'activation d'une substance au voisinage du radium à +l'air libre, on obtient des résultats irréguliers. MM. Curie et Debierne +ont remarqué que le phénomène est, au contraire, très régulier quand on +opère en vase clos; ils ont donc étudié l'activation en enceinte +fermée[98]. + + [98] CURIE et DEBIERNE, _Comptes rendus_, 4 mars 1901. + + +_Activation en enceinte fermée._--La radioactivité induite est à la fois +plus intense et plus régulière quand on opère en vase clos. La matière +active est placée dans une petite ampoule en verre _a_ ouverte en _o_ +(_fig._ 11) au milieu d'une enceinte close. Diverses plaques A, B, C, D, +E placées dans l'enceinte deviennent radioactives au bout d'un jour +d'exposition. L'activité est la même, quelle que soit la nature de la +plaque, à dimensions égales plomb, cuivre, aluminium, verre, ébonite, +cire, carton, paraffine. L'activité d'une face de l'une des lames est +d'autant plus grande, que l'espace libre en regard de cette face est +plus grand. + +Si l'on répète l'expérience précédente avec l'ampoule _a_ complètement +fermée, on n'obtient aucune activité induite. + +Le rayonnement du radium n'intervient pas directement dans la +production de la radioactivité induite. C'est ainsi que, dans +l'expérience précédente, la lame D, protégée du rayonnement par l'écran +en plomb épais PP, est activée autant que B et E. + +[Illustration: Fig. 12.] + +La radioactivité se transmet par l'air de proche en proche depuis la +matière radiante jusqu'au corps à activer. Elle peut même se transmettre +au loin par des tubes capillaires très étroits. + +La radioactivité induite est à la fois plus intense et plus régulière, +si l'on remplace le sel radifère activant solide par sa dissolution +aqueuse. + +Les liquides sont susceptibles d'acquérir la radioactivité induite. On +peut, par exemple, rendre radioactive l'eau pure, en la plaçant dans un +vase à l'intérieur d'une enceinte close qui renferme également une +solution d'un sel radifère. + +Certaines substances deviennent lumineuses, quand on les place dans une +enceinte activante (corps phosphorescents et fluorescents, verre, +papier, coton, eau, solutions salines). Le sulfure de zinc +phosphorescent est particulièrement brillant dans ces conditions. La +radioactivité de ces corps lumineux est cependant la même que celle d'un +morceau de métal ou autre corps qui s'active dans les mêmes conditions +sans devenir lumineux. + +Quelle que soit la substance que l'on active en vase clos, cette +substance prend une activité qui augmente avec le temps et finit par +atteindre _une valeur limite_, toujours la même, quand on opère avec la +même matière activante et le même dispositif expérimental. + +_La radioactivité induite limite est indépendante de la nature et de la +pression du gaz qui se trouve dans l'enceinte activante_ (air, +hydrogène, acide carbonique). + +_La radioactivité induite limite dans une même enceinte dépend seulement +de la quantité de radium qui s'y trouve_ à l'état de solution, et semble +lui être proportionnelle. + + +_Rôle des gaz dans les phénomènes de radioactivité induite. +Émanation._--Les gaz présents dans une enceinte qui renferme un sel +solide ou une solution de sel de radium sont radioactifs. Cette +radioactivité persiste si l'on aspire les gaz avec une trompe et qu'on +les recueille dans une éprouvette. Les parois de l'éprouvette deviennent +alors elles-mêmes radioactives, et le verre de l'éprouvette est lumineux +dans l'obscurité. L'activité et la luminosité de l'éprouvette +disparaissent ensuite complètement, mais fort lentement, et l'on peut au +bout d'un mois constater encore la radioactivité. + +Dès le début de nos recherches, nous avons, M. Curie et moi, extrait en +chauffant la pechblende un gaz fortement radioactif, mais, comme dans +l'expérience précédente, l'activité de ce gaz avait fini par disparaître +complètement[99]. + + [99] P. CURIE et Mme CURIE, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900. + +Ainsi, pour le thorium, le radium, l'actinium, la radioactivité induite +se propage de proche en proche à travers les gaz, depuis le corps actif +jusqu'aux parois de l'enceinte qui le renferme, et la propriété +activante est entraînée avec le gaz lui-même, quand on extrait celui-ci +de l'enceinte. + +Quand on mesure la radioactivité de matières radifères par la méthode +électrique au moyen de l'appareil (_fig._ 1) l'air entre les plateaux +devient également radioactif; cependant, en envoyant un courant d'air +entre les plateaux, on n'observe pas de baisse notable dans l'intensité +du courant, ce qui prouve que la radioactivité répandue dans l'espace +entre les plateaux est peu importante par rapport à celle du radium +lui-même à l'état solide. + +Il en est tout autrement dans le cas du thorium. Les irrégularités que +j'avais observées en mesurant la radioactivité des composés du thorium +provenaient du fait qu'à cette époque je travaillais avec un +condensateur ouvert à l'air; or le moindre courant d'air produit un +changement considérable dans l'intensité du courant, parce que la +radioactivité répandue dans l'espace au voisinage du thorium est +importante par rapport à la radioactivité de la substance. + +Cet effet est encore bien plus marqué pour l'actinium. Un composé très +actif d'actinium paraît beaucoup moins actif quand on envoie un courant +d'air sur la substance. + +L'énergie radioactive est donc renfermée dans les gaz sous une forme +spéciale. M. Rutherford suppose que certains corps radioactifs dégagent +constamment un gaz matériel radioactif qu'il appelle _émanation_. C'est +ce gaz qui aurait la propriété de rendre radioactifs les corps qui se +trouvent dans l'espace où il est répandu. Les corps qui émettent de +l'émanation sont le radium, le thorium et l'actinium. + + +_Désactivation à l'air libre des corps solides activés._--Un corps +solide, qui a été activé par le radium dans une enceinte activante +pendant un temps suffisant, et qui a été ensuite retiré de l'enceinte, +se désactive à l'air libre suivant une loi d'allure exponentielle qui +est la même pour tous les corps et qui est représentée par la formule +suivante[100]: + + I = I_0 ( _a_ _e_^{-t/Θ_1} - (_a_ - 1) _e_^{-t/Θ_2}), + +I_{0} étant l'intensité initiale du rayonnement au moment où l'on retire +la lame de l'enceinte, I l'intensité au temps _t_; _a_ est un +coefficient numérique _a_ = 4.20; Θ_{1} et Θ_{2} sont des constantes de +temps: Θ_{1} = 2420 secondes, Θ_{2} = 1860 secondes. Au bout de 2 ou 3 +heures cette loi se réduit sensiblement à une exponentielle simple: +l'influence de la seconde exponentielle sur la valeur de I ne se fait +plus sentir. La loi de désactivation est alors telle que l'intensité du +rayonnement baisse de la moitié de sa valeur en 28 minutes. Cette loi +finale peut être considérée comme caractéristique de la désactivation à +l'air libre des corps solides activés par le radium. + + [100] CURIE et DANNE, _Comptes rendus_, 9 février 1903. + +Les corps solides activés par l'actinium se désactivent à l'air libre +suivant une loi exponentielle voisine de la précédente. Mais cependant +la désactivation est un peu plus lente[101]. + + [101] DEBIERNE, _Comptes rendus_, 16 février 1903. + +Les corps solides activés par le thorium se désactivent beaucoup plus +lentement; l'intensité du rayonnement baisse de moitié en 11 +heures[102]. + + [102] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, février 1900. + +_Désactivation en enceinte close. Vitesse de destruction de +l'émanation[103]._--Une enceinte fermée activée par le radium et +soustraite ensuite à son action, se désactive suivant une loi beaucoup +moins rapide que celle de la désactivation à l'air libre. On peut, par +exemple, faire l'expérience avec un tube en verre que l'on active +intérieurement, en le mettant pendant un certain temps en communication +avec une solution d'un sel de radium. On scelle ensuite le tube à la +lampe, et l'on mesure l'intensité du rayonnement émis à l'extérieur par +les parois du tube, pendant que la désactivation se produit. + + [103] P. CURIE, _Comptes rendus_, 17 novembre 1902. + +La loi de désactivation est une loi exponentielle. Elle est donnée avec +une grande exactitude par la formule + + I = I_0 _e_^{-t/Θ} + +I_{0} intensité du rayonnement initial; + +I, intensité du rayonnement au temps _t_; + +Θ, une constante de temps Θ = 4.970 × 10^5 secondes. + +L'intensité du rayonnement diminue de moitié en 4 jours. + +Cette loi de désactivation est absolument invariable, quelles que soient +les conditions de l'expérience (dimensions de l'enceinte, nature des +parois, nature du gaz dans l'enceinte, durée de l'activation, etc.). La +loi de désactivation reste la même, quelle que soit la température entre +-180° et +450°. Cette loi de désactivation est donc tout à fait +caractéristique et pourrait servir à définir un _étalon de temps_ +absolument indépendant. + +Dans ces expériences, c'est l'énergie radioactive accumulée dans le gaz +qui entretient l'activité des parois. Si, en effet, on supprime le gaz +en faisant le vide dans l'enceinte, on constate que les parois se +désactivent ensuite suivant le mode rapide de désactivation, l'intensité +du rayonnement diminuant de moitié en 28 minutes. Ce même résultat est +obtenu en substituant dans l'enceinte de l'air ordinaire à l'air activé. + +La loi de désactivation avec baisse de moitié en 4 jours est donc +caractéristique de la disparition de l'énergie radioactive accumulée +dans le gaz. Si l'on se sert de l'expression adoptée par M. Rutherford, +on peut dire que l'émanation du radium disparaît spontanément en +fonction du temps avec baisse de moitié en 4 jours. + +L'émanation du thorium est d'une autre nature et disparaît beaucoup plus +rapidement. Le pouvoir d'activation diminue de moitié en 1 minute 10 +secondes environ. + +L'émanation de l'actinium disparaît encore plus rapidement; la baisse de +moitié a lieu en quelques secondes. + +MM. Elster et Geitel ont montré qu'il existe toujours dans l'air +atmosphérique, en très faible proportion, une émanation radioactive +analogue à celles émises par les corps radioactifs. Des fils métalliques +tendus dans l'air et maintenus à un potentiel négatif s'activent sous +l'influence de cette émanation. L'air que l'on aspire au moyen d'un tube +enfoncé dans le sol est particulièrement chargé d'émanation[104]. +L'origine de cette émanation est encore inconnue. + + [104] ELSTER et GEITEL, _Physik. Zeitschrift_, 15 septembre 1902. + +L'air extrait de certaines eaux minérales contient de l'émanation tandis +que l'air contenu dans l'eau de la mer et des rivières en est à peu près +exempt. + + +_Nature des émanations._--Suivant M. Rutherford l'émanation d'un corps +radioactif est un gaz matériel radioactif qui s'échappe de ce corps. En +effet, à bien des points de vue, l'émanation du radium se comporte comme +un gaz ordinaire. + +Quand on met en communication deux réservoirs en verre dont l'un +contient de l'émanation tandis que l'autre n'en contient pas, +l'émanation passe en se diffusant dans le deuxième réservoir, et quand +l'équilibre est établi, on constate que l'émanation s'est partagée entre +les deux réservoirs comme le ferait un gaz ordinaire: si les deux +réservoirs sont à la même température, l'émanation se partage entre eux +dans le rapport de leurs volumes; s'ils sont à des températures +différentes, elle se partage entre eux comme un gaz parfait obéissant +aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac. Pour établir ce résultat il +suffit de mesurer le rayonnement du premier réservoir avant et après le +partage; ce rayonnement est proportionnel à la quantité d'émanation +contenue dans le réservoir. Mais, comme la diffusion de l'émanation +demande un certain temps jusqu'à ce que l'équilibre soit établi, il est +nécessaire, pour l'exactitude du calcul relatif à l'expérience, de tenir +compte de la destruction spontanée de l'émanation avec le temps[105]. + + [105] P. CURIE et J. DANNE, _Comptes rendus_, 2 juin 1903. + +L'émanation du radium se diffuse le long d'un tube étroit suivant les +lois de la diffusion des gaz, et son coefficient de diffusion est +comparable à celui de l'acide carbonique[106]. + + [106] P. CURIE et J. DANNE, _Comptes rendus_, 2 juin 1903. + +MM. Rutherford et Soddy ont montré que les émanations du radium et du +thorium se condensent à la température de l'air liquide, comme le +feraient des gaz qui seraient liquéfiables à cette température. Un +courant d'air chargé d'émanation perd ses propriétés radioactives en +traversant un serpentin qui plonge dans l'air liquide; l'émanation reste +condensée dans le serpentin, et elle se retrouve à l'état gazeux quand +on réchauffe celui-ci. L'émanation du radium se condense à -150°, celle +du thorium à une température comprise entre -100° et -150°[107]. On peut +faire l'expérience suivante: deux réservoirs de verre fermés, l'un +grand, l'autre petit, communiquent ensemble par un tube court muni d'un +robinet; ils sont remplis de gaz activé par le radium et sont par suite +tous les deux lumineux. On plonge le petit réservoir dans l'air liquide, +toute l'émanation s'y condense; au bout d'un certain temps on sépare +les deux réservoirs l'un de l'autre en fermant le robinet, et l'on +retire ensuite le petit réservoir de l'air liquide. On constate que +c'est le petit réservoir qui contient toute l'activité. Pour s'en +assurer il suffit d'observer la phosphorescence du verre des deux +réservoirs. Le grand réservoir n'est plus lumineux, tandis que le petit +est plus lumineux qu'au début de l'expérience. L'expérience est +particulièrement brillante si l'on a eu soin d'enduire les parois des +deux réservoirs de sulfure de zinc phosphorescent. + + [107] RUTHERFORD et SODDY, _Phil. Mag._, mai 1903. + +Toutefois, si l'émanation du radium est tout à fait comparable à un gaz +liquéfiable, la température de condensation par refroidissement devrait +être fonction de la quantité d'émanation contenue dans un certain volume +d'air; ce qui n'a pas été signalé. + +On doit aussi faire remarquer que l'émanation passe avec une grande +facilité à travers les trous ou les fissures les plus ténues des corps +solides, dans des conditions où les gaz matériels ordinaires ne peuvent +circuler qu'avec une lenteur extrême. + +Enfin, l'émanation du radium se distingue d'un gaz matériel ordinaire en +ce qu'elle se détruit spontanément quand elle est enfermée en tube de +verre scellé; tout au moins observe-t-on, dans ces conditions, la +disparition de la propriété radioactive. Cette propriété radioactive est +d'ailleurs encore actuellement la seule qui caractérise l'émanation à +notre connaissance, car jusqu'à présent on n'a encore établi avec +certitude ni l'existence d'un spectre caractéristique de l'émanation, ni +une pression due à l'émanation. + +Toutefois tout récemment MM. Ramsay et Soddy ont observé, dans le +spectre des gaz extraits du radium, des raies nouvelles qui pourraient, +à leur avis, appartenir à l'émanation du radium. Ils ont aussi constaté +que les gaz extraits du radium contiennent de l'hélium, et que ce +dernier gaz se forme spontanément en présence de l'émanation du +radium[108]. Si ces résultats, dont l'importance est considérable, se +confirment, on pourra être amené à considérer l'émanation comme un gaz +matériel instable, et l'hélium serait peut-être un des produits de la +désagrégation de ce gaz. + + [108] RAMSAY et SODDY, _Physikalische Zeitschrift_, 15 septembre 1903. + +Les émanations du radium et du thorium ne semblent pas être altérées par +divers agents chimiques très énergiques, et pour cette raison MM. +Rutherford et Soddy les assimilent à des gaz de la famille de +l'argon[109]. + + [109] _Phil. Mag._, 1902, p. 580; 1903, p. 457. + + +_Variation d'activité des liquides activés et des solutions +radifères._--Un liquide quelconque devient radioactif lorsqu'il est +placé dans un vase dans une enceinte activante. Si l'on retire le +liquide de l'enceinte et qu'on le laisse à l'air libre, il se désactive +rapidement en transmettant son activité aux gaz et aux corps solides qui +l'entourent. Si l'on enferme un liquide activé dans un flacon fermé, il +se désactive bien plus lentement et l'activité baisse alors de moitié en +4 jours, comme cela arriverait pour un gaz activé enfermé dans un vase +clos. On peut expliquer ce fait en admettant que l'énergie radioactive +est emmagasinée dans les liquides sous une forme identique à celle sous +laquelle elle est emmagasinée dans un gaz (sous forme d'émanation). + +Une dissolution d'un sel radifère se comporte en partie d'une façon +analogue. Tout d'abord, il est fort remarquable que la solution d'un sel +de radium, qui est placée depuis quelque temps dans une enceinte close, +n'est pas plus active que de l'eau pure placée dans un vase contenu dans +la même enceinte, lorsque l'équilibre d'activité s'est établi. Si l'on +retire de l'enceinte la solution radifère et qu'on la laisse à l'air +dans un vase largement ouvert, l'activité se répand dans l'espace, et la +solution devient à peu près inactive, bien qu'elle contienne toujours le +radium. Si alors on enferme cette solution désactivée dans un flacon +fermé, elle reprend peu à peu, en une quinzaine de jours, une activité +limite qui peut être considérable. Au contraire, un liquide activé qui +ne renferme pas de radium et qui a été désactivé à l'air libre, ne +reprend pas son activité quand on le met dans un flacon fermé. + + +_Théorie de la radioactivité._--Voici, d'après MM. Curie et Debierne, +une théorie très générale qui permet de coordonner les résultats de +l'étude de la radioactivité induite, résultats que je viens d'exposer et +qui constituent des faits indépendants de toute hypothèse[110]. + + [110] CURIE et DEBIERNE, _Comptes rendus_, 29 juillet 1901. + +On peut admettre que chaque atome de radium fonctionne comme une source +continue et constante d'énergie, sans qu'il soit, d'ailleurs, nécessaire +de préciser d'où vient cette énergie. L'énergie radioactive qui +s'accumule dans le radium tend à se dissiper de deux façons différentes: +1º par rayonnement (rayons chargés et non chargés d'électricité); 2º par +conduction, c'est-à-dire par transmission de proche en proche aux corps +environnants, par l'intermédiaire des gaz et des liquides (dégagement +d'émanation et transformation en radioactivité induite). + +La perte d'énergie radioactive, tant par rayonnement que par conduction, +croît avec la quantité d'énergie accumulée dans le corps radioactif. Un +équilibre de régime doit s'établir nécessairement quand, la double +perte, dont je viens de parler, compense l'apport continu fait par le +radium. Cette manière de voir est analogue à celle qui est en usage dans +les phénomènes calorifiques. Si, dans l'intérieur d'un corps, il se +fait, pour une raison quelconque, un dégagement continu et constant de +chaleur, la chaleur s'accumule dans le corps, et la température s'élève, +jusqu'à ce que la perte de chaleur par rayonnement et par conduction +fasse équilibre à l'apport continu de chaleur. + +En général, sauf dans certaines conditions spéciales, l'activité ne se +transmet pas de proche en proche à travers les corps solides. Lorsqu'on +conserve une dissolution en tube scellé, la perte par rayonnement +subsiste seule, et l'activité radiante de la dissolution prend une +valeur élevée. + +Si, au contraire, la dissolution se trouve dans un vase ouvert, la perte +d'activité de proche en proche, par conduction, devient considérable, +et, lorsque l'état de régime est atteint, l'activité radiante de la +dissolution est très faible. + +L'activité radiante d'un sel radifère solide, laissé à l'air libre, ne +diminue pas sensiblement, parce que, la propagation de la radioactivité +par conduction ne se faisant pas à travers les corps solides, c'est +seulement une couche superficielle très mince qui produit la +radioactivité induite. On constate, en effet, que la dissolution du même +sel produit des phénomènes de radioactivité induite beaucoup plus +intenses. Avec un sel solide l'énergie radioactive s'accumule dans le +sel et se dissipe surtout par rayonnement. Au contraire, lorsque le sel +est en dissolution dans l'eau depuis quelques jours, l'énergie +radioactive est répartie entre l'eau et le sel, et si on les sépare par +distillation, l'eau entraîne une grande partie de l'activité, et le sel +solide est beaucoup moins actif (10 ou 15 fois) qu'avant dissolution. +Ensuite le sel solide reprend peu à peu son activité primitive. + +On peut chercher à préciser encore davantage la théorie qui précède, en +imaginant que la radioactivité du radium lui-même se produit au moins +en grande partie par l'intermédiaire de l'énergie radioactive émise sous +forme d'émanation. + +On peut admettre que chaque atome de radium est une source continue et +constante d'émanation. En même temps que cette forme d'énergie se +produit, elle éprouve progressivement une transformation en énergie +radioactive de rayonnement Becquerel; la vitesse de cette transformation +est proportionnelle à la quantité d'émanation accumulée. + +Quand une solution radifère est enfermée dans une enceinte, l'émanation +peut se répandre dans l'enceinte et sur les parois. C'est donc là +qu'elle est transformée en rayonnement, tandis que la solution n'émet +que peu de rayons Becquerel,--le rayonnement est, en quelque sorte, +_extériorisé_. Au contraire, dans le radium solide, l'émanation, ne +pouvant s'échapper facilement, s'accumule et se transforme sur place en +rayonnement Becquerel; ce rayonnement atteint donc une valeur +élevée[111]. + + [111] CURIE, _Comptes rendus_, 26 janvier 1903. + +Si cette théorie de la radioactivité était générale, il faudrait +admettre que tous les corps radioactifs émettent de l'émanation. Or, +cette émission a été constatée pour le radium, le thorium et l'actinium; +ce dernier corps en émet énormément même à l'état solide. L'uranium et +le polonium ne semblent pas émettre d'émanation, bien qu'ils émettent +des rayons Becquerel. Ces corps ne produisent pas la radioactivité +induite en vase clos comme les corps radioactifs cités précédemment. Ce +fait n'est pas en contradiction absolue avec la théorie qui précède. Si, +en effet, l'uranium et le polonium émettaient des émanations qui se +détruisent avec une très grande rapidité, il serait très difficile +d'observer l'entraînement de ces émanations par l'air et les effets de +radioactivité induite produits par elles sur les corps voisins. Une +telle hypothèse n'est nullement invraisemblable, puisque les temps +pendant lesquels les quantités d'émanation du radium et du thorium +diminuent de moitié sont entre eux comme 5000 est à 1. On verra +d'ailleurs que dans certaines conditions l'uranium peut provoquer la +radioactivité induite. + + +_Autre forme de la radioactivité induite._--D'après la loi de +désactivation à l'air libre des corps solides activés par le radium, +l'activité radiante au bout d'une journée est à peu près insensible. + +Certains corps cependant font exception: tels sont le celluloïd, la +paraffine, le caoutchouc, etc. Quand ces corps ont été activés assez +longtemps, ils se désactivent plus lentement que ne le veut la loi, et +il faut souvent quinze ou vingt jours pour que l'activité devienne +insensible. Il semble que ces corps aient la propriété de s'imprégner de +l'énergie radioactive sous forme d'émanation; ils la perdent ensuite peu +à peu en produisant la radioactivité induite dans leur voisinage. + + +_Radioactivité induite à évolution lente._--On observe encore une tout +autre forme de radioactivité induite, qui semble se produire sur tous +les corps, quand ils ont séjourné pendant des mois dans une enceinte +activante. Quand ces corps sont retirés de l'enceinte, leur activité +diminue d'abord jusqu'à une valeur très faible suivant la loi ordinaire +(diminution de moitié en une demi-heure); mais, quand l'activité est +tombée à 1/20000 environ de la valeur initiale, elle ne diminue plus ou +du moins elle évolue avec une lenteur extrême, quelquefois même elle va +en augmentant. Nous avons des lames de cuivre, d'aluminium, de verre qui +conservent ainsi une activité résiduelle depuis plus de six mois. + +Ces phénomènes d'activité induite semblent être d'une tout autre nature +que ceux ordinaires, et ils offrent une évolution beaucoup plus lente. + +Un temps considérable est nécessaire aussi bien pour la production que +pour la disparition de cette forme de radioactivité induite. + + +_Radioactivité induite sur des substances qui séjournent en dissolution +avec le radium._--Quand on traite un minerai radioactif contenant du +radium, pour en extraire ce corps, et tant que le travail n'est pas +avancé, on réalise des séparations chimiques, après lesquelles la +radioactivité se trouve entièrement avec l'un des produits de la +réaction, l'autre produit étant entièrement inactif. On sépare ainsi +d'un côté des produits radiants qui peuvent être plusieurs centaines de +fois plus actifs que l'uranium, de l'autre côté du cuivre, de +l'antimoine, de l'arsenic, etc., absolument inactifs. Certains autres +corps (le fer, le plomb) n'étaient jamais séparés à l'état complètement +inactif. A mesure que les corps radiants se concentrent, il n'en est +plus de même; aucune séparation chimique ne fournit plus de produits +absolument inactifs; toutes les portions résultant d'une séparation sont +toujours actives à des degrés variables. + +Après la découverte de la radioactivité induite, M. Giesel essaya le +premier d'activer le bismuth inactif ordinaire en le maintenant en +solution avec du radium très actif. Il obtint ainsi du bismuth +radioactif[112], et il en conclut que le polonium extrait de la +pechblende était probablement du bismuth activé par le voisinage du +radium contenu dans la pechblende. + + [112] GIESEL, _Société de Physique de Berlin_, janvier 1900. + +J'ai également préparé du bismuth activé en maintenant le bismuth en +dissolution avec un sel radifère très actif. + +Les difficultés de cette expérience consistent dans les soins extrêmes +qu'il faut prendre pour éliminer le radium de la dissolution. Si l'on +songe à la quantité infinitésimale de radium qui suffit pour produire +dans un gramme de matière une radioactivité très notable, on ne croit +jamais avoir assez lavé et purifié le produit activé. Or, chaque +purification entraîne une baisse d'activité du produit activé, soit que +réellement on en retire des traces de radium, soit que la radioactivité +induite dans ces conditions ne résiste pas aux transformations +chimiques. + +Les résultats que j'obtiens semblent cependant établir avec certitude +que l'activation se produit et persiste après que l'on a séparé le +radium. C'est ainsi qu'en fractionnant le nitrate de mon bismuth activé +par précipitation de la solution azotique par l'eau, je trouve que, +après purification très soigneuse, il se fractionne comme le polonium, +la partie la plus active étant précipitée en premier. + +Si la purification est insuffisante, c'est le contraire qui se produit, +indiquant que des traces de radium se trouvaient encore avec le bismuth +activé. J'ai obtenu ainsi du bismuth activé pour lequel le sens du +fractionnement indiquait une grande pureté et qui était 2000 fois plus +actif que l'uranium. Ce bismuth diminue d'activité avec le temps. Mais +une autre partie du même produit, préparée avec les mêmes précautions et +se fractionnant dans le même sens, conserve son activité sans diminution +sensible depuis un temps qui est actuellement de trois ans environ. + +Cette activité est 150 fois plus grande que celle de l'uranium. + +J'ai activé également du plomb et de l'argent en les laissant en +dissolution avec le radium. Le plus souvent la radioactivité induite +ainsi obtenue ne diminue guère avec le temps, mais elle ne résiste +généralement pas à plusieurs transformations chimiques successives du +corps activé. + +M. Debierne[113] a activé du baryum en le laissant en solution avec +l'actinium. Ce baryum activé reste actif après diverses transformations +chimiques, son activité est donc une propriété atomique assez stable. Le +chlorure de baryum activé se fractionne comme le chlorure de baryum +radifère, les parties les plus actives étant les moins solubles dans +l'eau et l'acide chlorhydrique étendu. Le chlorure sec est spontanément +lumineux; son rayonnement Becquerel est analogue à celui du chlorure de +baryum radifère. M. Debierne a obtenu du chlorure de baryum activé 1000 +fois plus actif que l'uranium. Ce baryum n'avait cependant pas acquis +tous les caractères du radium, car il ne montrait au spectroscope aucune +des raies les plus fortes du radium. De plus son activité diminua avec +le temps, et au bout de trois semaines elle était devenue trois fois +plus faible qu'au début. + + [113] DEBIERNE, _Comptes rendus_, juillet 1900. + +Il y a toute une étude à faire sur l'activation des substances en +dissolution avec les corps radioactifs. Il semble que, suivant les +conditions de l'expérience, on puisse obtenir des formes de +radioactivité induite atomique plus ou moins stables. La radioactivité +induite dans ces conditions est peut-être la même que la forme à +évolution lente que l'on obtient par activation prolongée à distance +dans une enceinte activante. Il y a lieu de se demander jusqu'à quel +degré la radioactivité induite atomique affecte la nature chimique de +l'atome, et si elle peut modifier les propriétés chimiques de celui-ci, +soit d'une façon passagère, soit d'une façon stable. + +L'étude chimique des corps activés à distance est rendue difficile par +ce fait que l'activation est limitée à une couche superficielle très +mince, et que, par suite, la proportion de matière qui a pu être +atteinte par la transformation est extrêmement faible. + +La radioactivité induite peut aussi être obtenue en laissant certaines +substances en dissolution avec l'uranium. L'expérience réussit avec le +baryum. Si, comme l'a fait M. Debierne, on ajoute de l'acide sulfurique +à une solution qui contient de l'uranium et du baryum, le sulfate de +baryum précipité entraîne de l'activité; en même temps le sel d'uranium +perd une partie de la sienne. M. Becquerel a trouvé qu'en répétant cette +opération plusieurs fois, on obtient de l'uranium à peine actif. On +pourrait croire, d'après cela, que dans cette opération on a réussi à +séparer de l'uranium un corps radioactif différent de ce métal, et dont +la présence produisait la radioactivité de l'uranium. Cependant il n'en +est rien, car au bout de quelques mois l'uranium reprend son activité +primitive; au contraire, le sulfate de baryum précipité perd celle qu'il +avait acquise. + +Un phénomène analogue se produit avec le thorium. M. Rutherford +précipite une solution de sel de thorium par l'ammoniaque; il sépare la +solution et l'évapore à sec. Il obtient ainsi un petit résidu très +actif, et le thorium précipité se montre moins actif qu'auparavant. Ce +résidu actif, auquel M. Rutherford donne le nom de _thorium x_, perd son +activité avec le temps, tandis que le thorium reprend son activité +primitive[114]. + + [114] RUTHERFORD et SODDY, _Zeitschr. für physik. Chemie._, t. XLII, + 1902, p. 81. + +Il semble qu'en ce qui concerne la radioactivité induite en dissolution, +les divers corps ne se comportent pas tous de la même façon, et que +certains d'entre eux sont bien plus susceptibles de s'activer que les +autres. + + +_Dissémination des poussières radioactives et radioactivité induite du +laboratoire._--Lorsqu'on fait des études sur les substances fortement +radioactives, il faut prendre des précautions particulières si l'on veut +pouvoir continuer à faire des mesures délicates. Les divers objets +employés dans le laboratoire de chimie, et ceux qui servent pour les +expériences de physique, ne tardent pas à être tous radioactifs et à +agir sur les plaques photographiques au travers du papier noir. Les +poussières, l'air de la pièce, les vêtements sont radioactifs. L'air de +la pièce est conducteur. Dans le laboratoire, où nous travaillons, le +mal est arrivé à l'état aigu, et nous ne pouvons plus avoir un appareil +bien isolé. + +Il y a donc lieu de prendre des précautions particulières pour éviter +autant que possible la dissémination des poussières actives, et pour +éviter aussi les phénomènes d'activité induite. + +Les objets employés en chimie ne doivent jamais être emportés dans la +salle d'études physiques, et il faut autant que possible éviter de +laisser séjourner inutilement dans cette salle les substances actives. +Avant de commencer ces études nous avions coutume, dans les travaux +d'électricité statique, d'établir la communication entre les divers +appareils par des fils métalliques isolés protégés par des cylindres +métalliques en relation avec le sol, qui préservaient les fils contre +toute influence électrique extérieure. Dans les études sur les corps +radioactifs, cette disposition est absolument défectueuse; l'air étant +conducteur, l'isolement entre le fil et le cylindre est mauvais, et la +force électromotrice de contact inévitable entre le fil et le cylindre +tend à produire un courant à travers l'air et à faire dévier +l'électromètre. Nous mettons maintenant tous les fils de communication à +l'abri de l'air en les plaçant, par exemple, au milieu de cylindres +remplis de paraffine ou d'une autre matière isolante. Il y aurait aussi +avantage à faire usage, dans ces études, d'électromètres +_rigoureusement_ clos. + + +_Activation en dehors de l'action des substances radioactives._--Des +essais ont été faits en vue de produire la radioactivité induite en +dehors de l'action des substances radioactives. + +M. Villard[115] a soumis à l'action des rayons cathodiques un morceau de +bismuth placé comme anticathode dans un tube de Crookes; ce bismuth a +été ainsi rendu actif, à vrai dire, d'une façon extrêmement faible, car +il fallait 8 jours de pose pour obtenir une impression photographique. + + [115] VILLARD, _Société de Physique_, juillet 1900. + +M. Mac Lennan expose divers sels à l'action des rayons cathodiques et +les chauffe ensuite légèrement. Ces sels acquièrent alors la propriété +de décharger les corps chargés positivement[116]. + + [116] MAC LENNAN, _Phil. Mag._, février 1902. + +Les études de ce genre offrent un grand intérêt. Si, en se servant +d'agents physiques connus, il était possible de créer dans des corps +primitivement inactifs une radioactivité notable, nous pourrions espérer +de trouver ainsi la cause de la radioactivité spontanée de certaines +matières. + + +_Variations d'activité des corps radioactifs. Effets de +dissolution._--Le polonium, comme je l'ai dit plus haut, diminue +d'activité avec le temps. Cette baisse est lente, elle ne semble pas se +faire avec la même vitesse pour tous les échantillons. Un échantillon de +nitrate de bismuth à polonium a perdu la moitié de son activité en 11 +mois et 95 pour 100 de son activité en 33 mois. D'autres échantillons +ont éprouvé des baisses analogues. + +Un échantillon de bismuth à polonium métallique fut préparé avec un +sous-nitrate, lequel, après sa préparation, était 100000 fois plus actif +que l'uranium. Ce métal n'est plus maintenant qu'un corps moyennement +radioactif 2000 fois plus actif que l'uranium. Sa radioactivité est +mesurée de temps en temps. Pendant 6 mois ce métal a perdu 67 pour 100 +de son activité. + +La perte d'activité ne semble pas être facilitée par les réactions +chimiques. Dans des opérations chimiques rapides on ne constate +généralement pas de perte considérable d'activité. + +Contrairement à ce qui se passe pour le polonium, les sels radifères +possèdent une radioactivité permanente qui ne présente pas de baisse +appréciable au bout de quelques années. + +Quand on vient de préparer un sel de radium à l'état solide, ce sel n'a +pas tout d'abord une activité constante. Son activité va en augmentant à +partir de la préparation et atteint une valeur limite sensiblement +invariable au bout d'un mois environ. Le contraire a lieu pour la +solution. Quand on vient de la préparer, elle est d'abord très active, +mais laissée à l'air libre elle se désactive rapidement, et prend +finalement une activité limite qui peut être considérablement plus +faible que la valeur initiale. Ces variations d'activité ont été tout +d'abord observées par M. Giesel[117]. Elles s'expliquent fort bien en se +plaçant au point de vue de l'émanation. La diminution de l'activité de +la solution correspond à la perte de l'émanation qui s'échappe dans +l'espace; cette baisse est bien moindre si la dissolution est en tube +scellé. Une solution désactivée à l'air libre reprend une activité plus +grande quand on l'enferme en tube scellé. La période de l'accroissement +de l'activité du sel qui, après dissolution, vient d'être ramené à +l'état solide, est celle pendant laquelle l'émanation s'emmagasine à +nouveau dans le radium solide. + + [117] GIESEL, _Wied. Ann._, t. LXIX, p. 91. + +Voici quelques expériences à ce sujet: + +Une solution de chlorure de baryum radifère laissée à l'air libre +pendant 2 jours devient 300 fois moins active. + +Une solution est enfermée en vase clos; on ouvre le vase, on verse la +solution dans une cuve et l'on mesure l'activité: + + Activité mesurée immédiatement 67 + » au bout de 2 heures 20 + » » 2 jours 0,25 + +Une solution de chlorure de baryum radifère qui est restée à l'air libre +est enfermée dans un tube de verre scellé, et l'on mesure le rayonnement +de ce tube. On trouve les résultats suivants: + + Activité mesurée immédiatement 27 + » après 2 jours 61 + » » 3 jours 70 + » » 4 jours 81 + » » 7 jours 100 + » » 11 jours 100 + +L'activité initiale d'un sel solide après sa préparation est d'autant +plus faible que le temps de dissolution a été plus long. Une plus forte +proportion de l'activité est alors transmise au dissolvant. Voici les +activités initiales obtenues avec un chlorure dont l'activité limite est +800 et que l'on maintenait en dissolution pendant un temps donné; puis +on séchait le sel et l'on mesurait son activité immédiatement: + + Activité limite 800 + Activité initiale après dissolution et dessiccation immédiate 440 + Activité initiale après que le sel est resté dissous 5 jours 120 + » » 18 jours 130 + » » 32 jours 114 + +Dans cette expérience le sel dissous se trouvait dans un vase simplement +couvert d'un verre de montre. + +J'ai fait avec le même sel deux dissolutions que j'ai conservées en tube +scellé pendant 13 mois; l'une de ces dissolutions était 8 fois plus +concentrée que l'autre: + + Activité initiale du sel de la solution concentrée + après dessiccation 200 + + Activité initiale du sel de la solution étendue + après dessiccation 100 + +La désactivation du sel est donc d'autant plus grande que la proportion +du dissolvant est plus grande, l'énergie radioactive transmise au +liquide ayant alors un plus grand volume de liquide à saturer et un plus +grand espace à remplir. Les deux échantillons du même sel, qui avaient +ainsi une activité initiale différente, ont d'ailleurs augmenté +d'activité avec une vitesse très différente au début; au bout d'un jour +ils avaient la même activité, et l'accroissement d'activité se continua +exactement de la même façon pour tous les deux jusqu'à la limite. + +Quand la dissolution est étendue, la désactivation du sel est très +rapide; c'est ce que montrent les expériences suivantes: trois portions +égales d'un même sel radifère sont dissoutes dans des quantités égales +d'eau. La première dissolution _a_ est laissée à l'air libre pendant une +heure, puis séchée. La deuxième dissolution _b_ est traversée pendant +une heure par un courant d'air, puis séchée. La troisième dissolution +_c_ est laissée pendant 13 jours à l'air libre, puis séchée. Les +activités initiales des trois sels sont: + + Pour la portion _a_ 145,2 + » _b_ 141,6 + » _c_ 102,6 + +L'activité limite du même sel est environ 470. On voit donc qu'au bout +d'une heure la plus grande partie de l'effet était produite. De plus, le +courant d'air qui a barboté pendant une heure dans la dissolution _b_ +n'a produit que peu d'effet. La proportion du sel dans la dissolution +était d'environ 0,5 pour 100. + +L'énergie radioactive sous forme d'émanation se propage difficilement du +radium solide dans l'air; elle éprouve de même une résistance au passage +du radium solide dans un liquide. Quand on agite du sulfate radifère +avec de l'eau pendant une journée entière, son activité après celle +opération est sensiblement la même que celle d'une portion du même +sulfate laissée à l'air libre. + +En faisant le vide sur du sel radifère on retire toute l'émanation +disponible. Toutefois la radioactivité d'un chlorure radifère sur lequel +nous avions fait le vide pendant 6 jours ne fut pas sensiblement +modifiée par cette opération. Cette expérience montre que la +radioactivité du sel est due principalement à l'énergie radioactive +utilisée dans l'intérieur des grains, laquelle ne peut être enlevée en +faisant le vide. + +La perte d'activité que le radium éprouve quand on le fait passer par +l'état dissous est relativement plus grande pour les rayons pénétrants +que pour les rayons absorbables. Voici quelques exemples: + +Un chlorure radifère, qui avait atteint son activité limite 470 est +dissous et reste en dissolution pendant une heure; on le sèche ensuite +et l'on mesure sa radioactivité initiale par la méthode électrique. On +trouve que le rayonnement initial total est égal à la fraction 0,3 du +rayonnement total limite. Si l'on fait la mesure de l'intensité du +rayonnement en recouvrant la substance active d'un écran d'aluminium de +0mm,01 d'épaisseur, on trouve que le rayonnement initial qui traverse +cet écran n'est que la fraction 0,17 du rayonnement limite traversant le +même écran. + +Quand le sel est resté en dissolution pendant 13 jours, on trouve pour +le rayonnement initial total la fraction 0,22 du rayonnement limite +total et pour le rayonnement qui traverse 0mm,01 d'aluminium la fraction +0,13 du rayonnement limite. + +Dans les deux cas le rapport du rayonnement initial après dissolution au +rayonnement limite est de 1,7 fois plus grand pour le rayonnement total +que pour le rayonnement qui traverse 0mm,01 d'aluminium. + +Il faut d'ailleurs remarquer que, en séchant le produit après +dissolution, on ne peut éviter une période de temps pendant laquelle le +produit se trouve à un état mal défini, ni entièrement solide, ni +entièrement liquide. On ne peut non plus éviter de chauffer le produit +pour enlever l'eau rapidement. + +Pour ces deux raisons il n'est guère possible de déterminer la vraie +activité initiale du produit qui passe de l'état dissous à l'état +solide. Dans les expériences qui viennent d'être citées des quantités +égales de substances radiantes étaient dissoutes dans la même quantité +d'eau, et ensuite les dissolutions étaient évaporées à sec dans des +conditions aussi identiques que possible et sans chauffer au-dessus de +120° ou 130°. + +[Illustration: Fig. 13.] + +J'ai étudié la loi suivant laquelle augmente l'activité d'un sel +radifère solide, à partir du moment où ce sel est séché après +dissolution, jusqu'au moment où il atteint son activité limite. Dans +les Tableaux qui suivent j'indique l'intensité du rayonnement I en +fonction du temps, l'intensité limite étant supposée égale à 100, et le +temps étant compté à partir du moment où le produit a été séché. Le +Tableau I (_fig._ 13, courbe I) est relatif au rayonnement total. Le +Tableau II (_fig._ 13, courbe II) est relatif seulement aux rayons +pénétrants (rayons qui ont traversé 3cm d'air et 0mm,01 d'aluminium). + + TABLEAU I. TABLEAU II. + + Temps. I. Temps. I. + 0 » 21 0 » 1,3 + 1 jour 25 1 jour 19 + 3 » 44 3 » 43 + 5 » 60 6 » 60 + 10 » 78 15 » 70 + 19 » 93 23 » 86 + 33 » 100 46 » 94 + 67 » 100 + +J'ai fait plusieurs autres séries de mesures du même genre, mais elle ne +sont pas absolument en accord les unes avec les autres, bien que le +caractère général des courbes obtenues reste le même. Il est difficile +d'obtenir des résultats bien réguliers. On peut cependant remarquer que +la reprise d'activité met plus d'un mois à se produire, et que les +rayons les plus pénétrants sont ceux qui sont le plus profondément +atteints par l'effet de la dissolution. + +L'intensité initiale du rayonnement qui peut traverser 3cm d'air et +0mm,01 d'aluminium n'est que 1 pour 100 de l'intensité limite, alors que +l'intensité initiale du rayonnement total est 21 pour 100 du rayonnement +total limite. + +Un sel radifère, qui a été dissous et qui vient d'être séché, possède le +même pouvoir pour provoquer l'activité induite (et, par conséquent, +laisse échapper au dehors autant d'émanation) qu'un échantillon du même +sel qui, après avoir été préparé à l'état solide est resté dans cet état +un temps suffisant pour atteindre la radioactivité limite. L'activité +radiante de ces deux produits est pourtant extrêmement différente; le +premier est, par exemple, 5 fois moins actif que le second. + + +_Variations d'activité des sels de radium par la chauffe._--Quand on +chauffe un composé radifère, ce composé dégage de l'émanation et perd de +l'activité. La perte d'activité est d'autant plus grande que la chauffe +est à la fois plus intense et plus prolongée. C'est ainsi qu'en +chauffant un sel radifère pendant 1 heure à 130° on lui fait perdre 10 +pour 100 de son rayonnement total: au contraire, une chauffe de 10 +minutes à 400° ne produit pas d'effet sensible. Une chauffe au rouge de +quelques heures de durée détruit 77 pour 100 du rayonnement total. + +La perte d'activité par la chauffe est plus importante pour les rayons +pénétrants que pour les rayons absorbables. C'est ainsi qu'une chauffe +de quelques heures de durée détruit environ 77 pour 100 du rayonnement +total, mais la même chauffe détruit la presque totalité (99 pour 100) du +rayonnement qui est capable de traverser 3cm d'air et 0mm,1 d'aluminium. +En maintenant le chlorure de baryum radifère en fusion pendant quelques +heures (vers 800°), on détruit 98 pour 100 du rayonnement capable de +traverser 0mm,3 d'aluminium. On peut dire que les rayons pénétrants +n'existent sensiblement pas après une chauffe forte et prolongée. + +Quand un sel radifère a perdu une partie de son activité par la chauffe, +cette baisse d'activité ne persiste pas: l'activité du sel se régénère +spontanément à la température ordinaire et tend vers une certaine valeur +limite. J'ai observé le fait fort curieux que cette limite est plus +élevée que l'activité limite du sel avant la chauffe, du moins en est-il +ainsi pour le chlorure. En voici des exemples: un échantillon de +chlorure de baryum radifère qui, après avoir été préparé à l'état +solide, a atteint depuis longtemps son activité limite, possède un +rayonnement total représenté par le nombre 470, et un rayonnement +capable de traverser 0mm,01 d'aluminium, représenté par le nombre 157. +Cet échantillon est soumis à une chauffe au rouge pendant quelques +heures. Deux mois après la chauffe, il atteint une activité limite avec +un rayonnement total égal à 690, et un rayonnement à travers 0mm,01 +d'aluminium égal à 227. Le rayonnement total et le rayonnement qui +traverse l'aluminium sont donc augmentés respectivement dans le rapport +690/470 et 227/156. Ces deux rapports sont sensiblement égaux entre eux +et égaux à 1,45. + +[Illustration: Fig. 14.] + +Un échantillon de chlorure de baryum radifère qui, après avoir été +préparé à l'état solide, a atteint une activité limite égale à 62, est +maintenu en fusion pendant quelques heures; puis le produit fondu est +pulvérisé. Ce produit reprend une nouvelle activité limite égale à 140, +soit plus de 2 fois plus grande que celle qu'il pouvait atteindre, quand +il avait été préparé à l'état solide sans avoir été notablement chauffé +pendant la dessiccation. + +J'ai étudié la loi de l'augmentation de l'activité des composés +radifères après la chauffe. Voici, à titre d'exemple, les résultats de +deux séries de mesures. Les nombres des Tableaux I et II indiquent +l'intensité du rayonnement I en fonction du temps, l'intensité limite +étant supposée égale à 100, et le temps étant compté à partir de la fin +de la chauffe. Le Tableau I (_fig._ 14, courbe I) est relatif au +rayonnement total d'un échantillon de chlorure de baryum radifère. Le +Tableau II (_fig._ 3, courbe II) est relatif au rayonnement pénétrant +d'un échantillon de sulfate de baryum radifère, car on mesurait +l'intensité du rayonnement qui traversait 3cm d'air et 0mm,01 +d'aluminium. Les deux produits ont subi une chauffe au rouge cerise +pendant 7 heures. + + TABLEAU I. TABLEAU II. + + Temps. I. Temps. I. + 0 16,2 0 0,8 + 0,6 jour 25,4 0,7 jour 13 + 1 » 27,4 1 » 18 + 2 » 38 1,9 » 26,4 + 3 » 46,3 6 » 46,2 + 4 » 54 10 » 55,5 + 6 » 67,5 14 » 64 + 10 » 84 18 » 71,8 + 24 » 95 27 » 81 + 57 » 100 36 » 91 + 50 » 95,5 + 57 » 99 + 84 » 100 + +J'ai fait encore plusieurs autres séries de déterminations, mais, de +même que pour la reprise d'activité après dissolution, les résultats +des diverses séries ne sont pas bien concordants. + +L'effet de la chauffe ne persiste pas quand on dissout la substance +radifère chauffée. De deux échantillons d'une même substance radifère +d'activité 1800, l'un a été fortement chauffé, et son activité a été +réduite par la chauffe à 670. Les deux échantillons ayant été à ce +moment dissous et laissés en dissolution pendant 20 heures, leurs +activités initiales à l'état solide ont été 460 pour le produit non +chauffé et 420 pour celui chauffé; il n'y avait donc pas de différence +considérable entre l'activité de ces deux produits. Mais, si les deux +produits ne restent pas en dissolution un temps suffisant, si, par +exemple, on les sèche immédiatement après les avoir dissous, le produit +non chauffé est beaucoup plus actif que le produit chauffé; un certain +temps est nécessaire pour que l'état de dissolution fasse disparaître +l'effet de la chauffe. Un produit d'activité 3200 a été chauffé et +n'avait plus après la chauffe qu'une activité de 1030. Ce produit a été +dissous en même temps qu'une portion du même produit non chauffée, et +les deux portions ont été séchées immédiatement. L'activité initiale +était de 1450 pour le produit non chauffé et de 760 pour celui chauffé. + +Pour les sels radifères solides, le pouvoir de provoquer la +radioactivité induite est fortement influencé par la chauffe. Pendant +que l'on chauffe les composés radifères, ils dégagent plus d'émanation +qu'à la température ordinaire; mais, quand ils sont ensuite ramenés à la +température ordinaire, non seulement leur radioactivité est bien +inférieure à celle qu'ils avaient avant la chauffe, mais aussi leur +pouvoir activant est considérablement diminué. Pendant le temps qui suit +la chauffe, la radioactivité du produit va en augmentant et peut même +dépasser la valeur primitive. Le pouvoir activant se rétablit aussi +partiellement; cependant, après une chauffe prolongée au rouge, la +presque totalité du pouvoir activant se trouve supprimée, sans être +susceptible de reparaître spontanément avec le temps. On peut restituer +au sel radifère son pouvoir activant primitif en le dissolvant dans +l'eau et en le séchant à l'étuve à une température de 120°. Il semble +donc que la calcination ait pour effet de mettre le sel dans un état +physique particulier, dans lequel l'émanation se dégage bien plus +difficilement que cela n'a lieu pour le même produit solide qui n'a pas +été chauffé à température élevée, et il en résulte tout naturellement +que le sel atteint une radioactivité limite plus élevée que celle qu'il +avait avant la chauffe. Pour remettre le sel dans l'état physique qu'il +avait avant la chauffe, il suffit de le dissoudre et de le sécher, sans +le chauffer, au-dessus de 150°. + +Voici quelques exemples numériques à ce sujet: + +Je désigne par _a_ l'activité induite limite provoquée en vase clos sur +une lame de cuivre par un échantillon de carbonate de baryum radifère +d'activité 1600. + +Posons pour le produit non chauffé: + + _a_ = 100. + +On trouve: + + 1 jour après la chauffe _a_ = 3,3 + 4 » » _a_ = 7,1 + 10 » » _a_ = 15 + 20 » » _a_ = 15 + 37 » » _a_ = 15 + +La radioactivité du produit avait diminué de 90 pour 100 par la chauffe, +mais, au bout d'un mois, elle avait déjà repris la valeur primitive. + +Voici une expérience du même genre faite avec un chlorure de baryum +radifère d'activité 3000. Le pouvoir activant est déterminé de la même +façon que dans l'expérience précédente. + +Pouvoir activant du produit non chauffé: + + _a_ = 100. + +Pouvoir activant du produit après une chauffe au rouge de trois heures: + + 2 jours après chauffe 2,3 + 5 » » 7,0 + 11 » » 8,2 + 18 » » 8,2 + + Pouvoir activant du produit non chauffé qui + a été dissous, puis séché à 150° 92 + + Pouvoir activant du produit chauffé qui a + été dissous, puis séché à 150° 105 + + +_Interprétation théorique des causes des variations d'activité des sels +radifères, après dissolution et après chauffe._--Les faits qui viennent +d'être exposés peuvent être, en partie, expliqués par la théorie d'après +laquelle le radium produit l'énergie sous forme d'émanation, cette +dernière se transformant ensuite en énergie de rayonnement. Quand on +dissout un sel de radium, l'émanation qu'il produit se répand au dehors +de la solution et provoque la radioactivité en dehors de la source dont +elle provient; lorsqu'on évapore la dissolution, le sel solide obtenu +est peu actif, car il ne contient que peu d'émanation. Peu à peu +l'émanation s'accumule dans le sel, dont l'activité augmente jusqu'à une +valeur limite, qui est obtenue quand la production d'émanation par le +radium compense la perte qui se fait par débit extérieur et par +transformation sur place en rayons de Becquerel. + +Lorsqu'on chauffe un sel de radium, le débit d'émanation en dehors du +sel est fortement augmenté, et les phénomènes de radioactivité induite +sont plus intenses que quand le sel est à la température ordinaire. Mais +quand le sel revient à la température ordinaire, il est épuisé, comme +dans le cas où on l'avait dissous, il ne contient que peu d'émanation, +l'activité est devenue très faible. Peu à peu l'émanation s'accumule de +nouveau dans le sel solide et le rayonnement va en augmentant. + +On peut admettre que le radium donne lieu à un débit constant +d'émanation, dont une partie s'échappe à l'extérieur, tandis que la +partie restante est transformée, dans le radium lui-même, en rayons de +Becquerel. Lorsque le radium a été chauffé au rouge, il perd la plus +grande partie de son pouvoir d'activation; autrement dit, le débit +d'émanation à l'extérieur est diminué. Par suite, la proportion +d'émanation utilisée dans le radium lui-même doit être plus forte, et le +produit atteint une radioactivité limite plus élevée. + +On peut se proposer d'établir théoriquement la loi de l'augmentation de +l'activité d'un sel radifère solide qui a été dissous ou qui a été +chauffé. Nous admettrons que l'intensité du rayonnement du radium est, à +chaque instant, proportionnelle à la quantité d'émanation _q_ présente +dans le radium. Nous savons que l'émanation se détruit spontanément +suivant une loi telle que l'on ait, à chaque instant, + + (1) _q_ = _q_0 _e_^{-t/θ} + +_q_0 étant la quantité d'émanation à l'origine du temps, et θ la +constante de temps égale à 4,97 × 10^5 sec. + +Soit, d'autre part, Δ le débit d'émanation fourni par le radium, +quantité que je supposerai constante. Voyons ce qui se passerait, s'il +ne s'échappait pas d'émanation dans l'espace ambiant. L'émanation +produite serait alors entièrement utilisée dans le radium pour y +produire le rayonnement. On a d'ailleurs, d'après la formule (1), + + _dq_/_dt_ = - _q_0/θ _e_^{-t/θ} = - _q_/θ, + +et, par suite, à l'état d'équilibre, le radium contiendrait une +certaine quantité d'émanation Q telle que l'on ait + + (2) Δ = Q/θ, + +et le rayonnement du radium serait alors proportionnel à Q. + +Supposons qu'on mette le radium dans des conditions où il perd de +l'émanation au dehors; c'est ce que l'on peut obtenir en dissolvant le +composé radifère ou en le chauffant. L'équilibre sera troublé et +l'activité du radium diminuera. Mais aussitôt que la cause de la perte +d'émanation a été supprimée (le corps est revenu à l'état solide, ou +bien on a cessé de chauffer), l'émanation s'accumule à nouveau dans le +radium, et nous avons une période, pendant laquelle le débit Δ l'emporte +sur la vitesse de destruction _q_/θ. On a alors + + _dq_/_dt_ = Δ - _q_/θ = (Q - _q_)/θ, + +d'où + + _d_/_dt_ (Q - _q_) = (Q - _q_)/θ, + + (3) Q - _q_ = (Q - _q_0) _e_^{- _t_/θ}, + +_q_0 étant la quantité d'émanation présente dans le radium au temps +_t_ = 0. + +D'après la formule (3) l'excès de la quantité d'émanation Q que le +radium contient à l'état d'équilibre sur la quantité _q_ qu'il contient +à un moment donné, décroît en fonction du temps suivant une loi +exponentielle qui est la loi même de la disparition spontanée de +l'émanation. Le rayonnement du radium étant d'ailleurs proportionnel à +la quantité d'émanation, l'excès de l'intensité du rayonnement limite +sur l'intensité actuelle doit décroître en fonction du temps suivant +cette même loi; cet excès doit donc diminuer de moitié en 4 jours +environ. + +La théorie qui précède est incomplète, puisqu'on a négligé la perte +d'émanation par débit à l'extérieur. Il est, d'ailleurs, difficile de +savoir comment celle-ci intervient en fonction du temps. En comparant +les résultats de l'expérience à ceux de cette théorie incomplète, on ne +trouve pas un accord satisfaisant; on retire cependant la conviction que +la théorie en question contient une part de vérité. La loi d'après +laquelle l'excès de l'activité limite sur l'activité actuelle diminue de +moitié en 4 jours représente, avec une certaine approximation, la marche +de la reprise d'activité après chauffe pendant une dizaine de jours. +Dans le cas de la reprise d'activité après dissolution cette même loi +semble convenir à peu près pendant une certaine période de temps, qui +commence deux ou trois jours après la dessiccation du produit et se +poursuit pendant 10 à 15 jours. Les phénomènes sont d'ailleurs +complexes; la théorie indiquée n'explique pas pourquoi les rayons +pénétrants sont supprimés en plus forte proportion que les rayons +absorbables. + + +NATURE ET CAUSE DES PHÉNOMÈNES DE RADIOACTIVITÉ. + +Dès le début des recherches sur les corps radioactifs, et alors que les +propriétés de ces corps étaient encore à peine connues, la spontanéité +de leur rayonnement s'est posée comme un problème, ayant pour les +physiciens le plus grand intérêt. Aujourd'hui, nous sommes plus avancés +au point de vue de la connaissance des corps radioactifs, et nous savons +isoler un corps radioactif d'une très grande puissance, le radium. +L'utilisation des propriétés remarquables du radium a permis de faire +une étude approfondie des rayons émis par les corps radioactifs; les +divers groupes de rayons qui ont été étudiés jusqu'ici présentent des +analogies avec les groupes de rayons qui existent dans les tubes de +Crookes: rayons cathodiques, rayons Röntgen, rayons canaux. Ce sont +encore les mêmes groupes de rayons que l'on retrouve dans le rayonnement +secondaire produit par les rayons Röntgen[118], et dans le rayonnement +des corps qui ont acquis la radioactivité induite. + + [118] SAGNAC, _Thèse de doctorat_.--CURIE et SAGNAC, _Comptes rendus_, + avril 1900. + +Mais si la nature du rayonnement est actuellement mieux connue, la cause +de la radioactivité spontanée reste mystérieuse et ce phénomène est +toujours pour nous une énigme et un sujet d'étonnement profond. + +Les corps spontanément radioactifs, en premier lieu le radium, +constituent des sources d'énergie. Le débit d'énergie auquel ils donnent +lieu nous est révélé par le rayonnement de Becquerel, par les effets +chimiques et lumineux et par le dégagement continu de chaleur. + +On s'est souvent demandé si l'énergie est créée dans les corps +radioactifs eux-mêmes ou bien si elle est empruntée par ces corps à des +sources extérieures. Aucune des nombreuses hypothèses, qui résultent de +ces deux manières de voir, n'a encore reçu de confirmation +expérimentale. + +On peut supposer que l'énergie radioactive a été emmagasinée +antérieurement et qu'elle s'épuise peu à peu comme cela arrive pour une +phosphorescence de très longue durée. On peut imaginer que le dégagement +d'énergie radioactive correspond à une transformation de la nature même +de l'atome du corps radiant qui serait en voie d'évolution; le fait que +le radium dégage de la chaleur d'une manière continue plaide en faveur +de cette hypothèse. On peut supposer que la transformation est +accompagnée d'une perte de poids et d'une émission de particules +matérielles qui constitue le rayonnement. La source d'énergie peut +encore être cherchée dans l'énergie de gravitation. Enfin, on peut +imaginer que l'espace est constamment traversé par des rayonnements +encore inconnus qui sont arrêtés à leur passage au travers des corps +radioactifs et transformés en énergie radioactive. + +Bien des raisons sont à invoquer pour et contre ces diverses manières de +voir, et le plus souvent les essais de vérification expérimentale des +conséquences de ces hypothèses ont donné des résultats négatifs. +L'énergie radioactive de l'uranium et du radium ne semble pas jusqu'ici +s'épuiser ni même éprouver une variation appréciable avec le temps. +Demarçay a examiné au spectroscope un échantillon de chlorure de radium +pur à 5 mois d'intervalle; il n'a observé aucun changement dans le +spectre au bout de ces 5 mois. La raie principale du baryum qui se +voyait dans le spectre et indiquait la présence du baryum à l'état de +trace, ne s'était pas renforcée pendant l'intervalle de temps considéré; +le radium ne s'était donc pas transformé en baryum d'une manière +sensible. + +Les variations de poids signalées par M. Heydweiller pour les composés +du radium[119] ne peuvent pas encore être considérées comme un fait +établi. + + [119] HEYDWEILLER, _Physik. Zeitschr._, octobre 1902. + +MM. Elster et Geitel ont trouvé que la radioactivité de l'uranium n'est +pas changée au fond d'un puits de mine de 850m de profondeur; une +couche de terre de cette épaisseur ne modifierait donc pas le +rayonnement primaire hypothétique qui provoquerait la radioactivité de +l'uranium. + +Nous avons mesuré la radioactivité de l'uranium à midi et à minuit, +pensant que si le rayonnement primaire hypothétique avait sa source +dans le soleil, il pourrait être en partie absorbé en traversant la +terre. L'expérience n'a donné aucune différence pour les deux mesures. + +Les recherches les plus récentes sont favorables à l'hypothèse d'une +transformation atomique du radium. Cette hypothèse a été mise dès le +début des recherches sur la radioactivité[120]; elle a été franchement +adoptée par M. Rutherford qui a admis que l'émanation du radium est un +gaz matériel qui est un des produits de la désagrégation de l'atome du +radium[121]. Les expériences récentes de MM. Ramsay et Soddy tendent à +prouver que l'émanation est un gaz instable qui se détruit en donnant +lieu à une production d'hélium. D'autre part, le débit continu de +chaleur fourni par le radium ne saurait s'expliquer par une réaction +chimique ordinaire, mais pourrait peut-être avoir son origine dans une +transformation de l'atome. + + [120] Mme CURIE, _Revue générale des Sciences_, 30 janvier 1899. + + [121] RUTHERFORD et SODDY, _Phil. Mag._, mai 1903. + +Rappelons enfin que les substances radioactives nouvelles se trouvent +toujours dans les minerais d'urane; nous avons vainement cherché du +radium dans le baryum du commerce (_voir_ page 46). La présence du +radium semble donc liée à celle de l'uranium. Les minerais d'urane +contiennent d'ailleurs de l'argon et de l'hélium, et cette coïncidence +n'est probablement pas non plus due au hasard. La présence simultanée de +ces divers corps dans les mêmes minerais fait songer que la présence des +uns est peut-être nécessaire pour la formation des autres. + +Il est toutefois nécessaire de remarquer que les faits qui viennent à +l'appui de l'idée d'une transformation atomique du radium peuvent aussi +recevoir une interprétation différente. Au lieu d'admettre que l'atome +de radium se transforme, on pourrait admettre que cet atome est lui-même +stable, mais qu'il agit sur le milieu qui l'entoure (atomes matériels +voisins ou éther du vide) de manière à donner lieu à des transformations +atomiques. Cette hypothèse conduit tout aussi bien à admettre la +possibilité de la transformation des éléments, mais le radium lui-même +ne serait plus alors un élément en voie de destruction. + + +FIN. + + + + + TABLE DES MATIÈRES. + + + Pages. + + INTRODUCTION 1 + + Historique 3 + + I.--_Radioactivité de l'uranium et du thorium. Minéraux + radioactifs._ + + Rayons de Becquerel 6 + + Mesure de l'intensité du rayonnement 8 + + Radioactivité des composés d'uranium et de thorium 14 + + La radioactivité atomique est-elle un phénomène général? 17 + + Minéraux radioactifs 19 + + + II.--_Les nouvelles substances radioactives._ + + Méthode de recherches 22 + + Polonium, radium, actinium 22 + + Spectre du radium 25 + + Extraction des substances radioactives nouvelles 27 + + Polonium 31 + + Préparation du chlorure de radium pur 34 + + Détermination du poids atomique du radium 40 + + Caractères des sels de radium 45 + + Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire 46 + + + III.--_Rayonnement des nouvelles substances radioactives._ + + Procédés d'étude du rayonnement 47 + + Energie du rayonnement 48 + + Nature complexe du rayonnement 49 + + Action du champ magnétique 51 + + Rayons déviables β 56 + + Charge des rayons déviables β 57 + + Action du champ électrique sur les rayons β du radium 62 + + Rapport de la charge à la masse pour une particule chargée 63 + négativement, émise par le radium + + Action du champ magnétique sur les rayons α 66 + + Action du champ magnétique sur les rayons des autres 68 + substances radioactives + + Proportion des rayons déviables β dans le rayonnement 68 + du radium + + Pouvoir pénétrant du rayonnement des corps radioactifs 73 + + Action ionisante des rayons du radium sur les liquides 90 + isolants + + Divers effets et applications de l'action ionisante des 93 + rayons émis par les substances radioactives + + Effets de fluorescence, effets lumineux 95 + + Dégagement de chaleur par les sels de radium 98 + + Effets chimiques produits par les nouvelles substances + radioactives. Colorations 102 + + Dégagement de gaz en présence des sels de radium 104 + + Production de thermoluminescence 105 + + Radiographies 106 + + Effets physiologiques 107 + + Action de la température sur le rayonnement 109 + + + IV.--_La radioactivité induite._ + + Communication de la radioactivité à des substances + primitivement inactives 111 + + Activation en enceinte fermée 113 + + Rôle des gaz dans les phénomènes de radioactivité induite. 115 + Emanation + + Désactivation à l'air libre des corps solides activés 116 + + Désactivation en enceinte close. Vitesse de destruction de 117 + l'émanation + + Nature des émanations 119 + + Variations d'activité des liquides activés et des solutions 122 + radifères + + Théorie de la radioactivité 123 + + Autre forme de la radioactivité induite 126 + + Radioactivité induite à évolution lente 126 + + Radioactivité induite sur des substances qui séjournent en + dissolution avec le radium 127 + + Dissémination des poussières radioactives et radioactivité + induite du laboratoire 130 + + Activation en dehors de l'action des substances radioactives 131 + + Variations d'activité des corps radioactifs. Effets de 132 + dissolution + + Variations d'activité des sels de radium par la chauffe 139 + + Interprétation théorique des causes de variation d'activité 144 + des sels radifères après dissolution et après chauffe + + _Nature et cause des phénomènes de radioactivité_ 147 + + + FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES. + + + PARIS.--IMPRIMERIE GAUTHIER-VILLARS, + 35119 Quai des Grands-Augustins, 55. + + + + LIBRAIRIE GAUTHIER-VILLARS, + QUAI DES GRANDS-AUGUSTINS, 55, A PARIS (6e). + + + =BLONDLOT= (=R.=), Correspondant de l'Institut, Professeur + à l'Université de Nancy.--=Rayons «N».= _Recueil des + Communications faites à l'Académie des Sciences_, avec des + NOTES COMPLÉMENTAIRES et une INSTRUCTION POUR LA + CONSTRUCTION DES ÉCRANS PHOSPHORESCENTS. In-16 (19 × 12) + de VI-75 pages, avec 3 figures, 2 planches et un écran + phosphorescent; 1904 2 fr. + + =BERTHELOT= (=M.=), Sénateur, Secrétaire perpétuel de + l'Académie des Sciences, Professeur au Collège de + France.--=Les carbures d'hydrogène= (=1851-1901=). + _Recherches expérimentales._ Trois volumes grand in-8; + 1901, se vendant ensemble 45 fr. + + TOME I: _L'Acétylène: synthèse totale des carbures + d'hydrogène._ Volume de X-414 pages. + + TOME II: _Les Carbures pyrogénés.--Séries diverses._ + Volume de IV-558 pages. + + TOME III: _Combinaison des carbures d'hydrogène avec + l'hydrogène, l'oxygène, les éléments de l'eau._ Volume de + IV-459 pages. + + =GUILLAUME= (=Ch.-Ed.=), Docteur ès Sciences, Adjoint au + Bureau international des Poids et Mesures.--=Les + Radiations nouvelles.=--=Les Rayons X et la Photographie à + travers les corps opaques.= 2e édition. 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Ses propriétés. + Ses applications.= _Historique. Minerais. Fabrication. + Propriétés. Applications générales._ Grand in-8, avec + 2 figures et un titre tiré sur aluminium; 1903 7 fr. 50 c. + +35119 Paris.--Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, 55. + + + + + * * * * * * + + + + +Au lecteur + + Cette version numérisée reproduit dans son intégralité la version + originale. + + L'orthographe a été conservée. 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You may copy it, give it away or +re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included +with this eBook or online at www.gutenberg.org + + + + + +Title: Recherches sur les substances radioactives + + +Author: Marie Curie + + + +Release Date: July 16, 2013 [eBook #43233] + +Language: French + +Character set encoding: ISO-8859-1 + + +***START OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES +RADIOACTIVES*** + + +E-text prepared by Claudine Corbasson and the Online Distributed +Proofreading Team (http://www.pgdp.net) from page images generously made +available by Internet Archive (http://archive.org) + + + +Note: Project Gutenberg also has an HTML version of this + file which includes the original illustrations. + See 43233-h.htm or 43233-h.zip: + (http://www.gutenberg.org/files/43233/43233-h/43233-h.htm) + or + (http://www.gutenberg.org/files/43233/43233-h.zip) + + + Images of the original pages are available through + Internet Archive. See + http://archive.org/details/recherchessurles00curi + + +Au lecteur + + Les mots en gras dans l'original sont entours par des = et + les lettres grecques sont entoures par des #. + + + + + +RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. + +THSE PRSENTE A LA FACULT DES SCIENCES DE PARIS +POUR OBTENIR LE GRADE DE DOCTEUR S SCIENCES PHYSIQUES; + +PAR + +Mme SKLODOWSKA CURIE. + +DEUXIME DITION, REVUE ET CORRIGE. + + + + + + + +[Illustration] + +PARIS, +GAUTHIER-VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE +DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'COLE POLYTECHNIQUE, +Quai des Grands-Augustins, 55. +1904 + +PARIS.--IMPRIMERIE GAUTHIER-VILLARS, +35119 Quai des Grands-Augustins, 55. + + + + +RECHERCHES +SUR LES +SUBSTANCES RADIOACTIVES. + + + + +INTRODUCTION. + + +Le prsent travail a pour but d'exposer les recherches que je poursuis +depuis plus de 4 ans sur les substances radioactives. J'ai commenc ces +recherches par une tude du rayonnement uranique qui a t dcouvert par +M. Becquerel. Les rsultats auxquels ce travail me conduisit parurent +ouvrir une voie si intressante, qu'abandonnant ses travaux en train, +M. Curie se joignit moi, et nous runmes nos efforts en vue d'aboutir + l'extraction des substances radioactives nouvelles et de poursuivre +leur tude. + +Ds le dbut de nos recherches nous avons cru devoir prter des +chantillons des substances dcouvertes et prpares par nous quelques +physiciens, en premier lieu M. Becquerel, qui est due la dcouverte +des rayons uraniques. Nous avons ainsi nous-mmes facilit les +recherches faites par d'autres que nous sur les substances radioactives +nouvelles. A la suite de nos premires publications, M. Giesel en +Allemagne se mit d'ailleurs aussi prparer de ces substances et en +prta des chantillons plusieurs savants allemands. Ensuite ces +substances furent mises en vente en France et en Allemagne, et le sujet +prenant de plus en plus d'importance donna lieu un mouvement +scientifique, de sorte que de nombreux Mmoires ont paru et paraissent +constamment sur les corps radioactifs, principalement l'tranger. Les +rsultats des divers travaux franais et trangers sont ncessairement +enchevtrs, comme pour tout sujet d'tudes nouveau et en voie de +formation. L'aspect de la question se modifie, pour ainsi dire, de jour +en jour. + +Cependant, au point de vue chimique, un point est dfinitivement tabli; +_c'est l'existence d'un lment nouveau fortement radioactif: le +radium_. La prparation du chlorure de radium pur et la dtermination du +poids atomique du radium constituent la partie la plus importante de mon +travail personnel. En mme temps que ce travail ajoute aux corps simples +actuellement connus avec certitude un nouveau corps simple de proprits +trs curieuses, une nouvelle mthode de recherches chimiques se trouve +tablie et justifie. Cette mthode, base sur la radioactivit, +considre comme une proprit atomique de la matire, est prcisment +celle qui nous a permis, M. Curie et moi, de dcouvrir l'existence du +radium. + +Si, au point de vue chimique, la question que nous nous sommes +primitivement pose peut tre considre comme rsolue, l'tude des +proprits physiques des substances radioactives est en pleine +volution. Certains points importants ont t tablis, mais un grand +nombre de conclusions portent encore le caractre du provisoire. Cela +n'a rien d'tonnant, si l'on considre la complexit des phnomnes +auxquels donne lieu la radioactivit et les diffrences qui existent +entre les diverses substances radioactives. Les recherches des divers +physiciens qui tudient ces substances viennent constamment se +rencontrer et se croiser. Tout en cherchant me conformer au but prcis +de ce travail et exposer surtout mes propres recherches, j'ai t +oblige d'exposer en mme temps les rsultats d'autres travaux dont la +connaissance est indispensable. + +J'ai d'ailleurs dsir faire de ce travail un Mmoire d'ensemble sur +l'tat actuel de la question. + +J'ai excut ce Travail dans les laboratoires de l'cole de Physique et +de Chimie industrielles de la Ville de Paris avec l'autorisation de +Schtzenberger, le regrett Directeur de cette cole, et de M. Lauth, le +Directeur actuel. Je tiens exprimer ici toute ma reconnaissance pour +l'hospitalit bienveillante que j'ai reue dans cette cole. + + +HISTORIQUE. + +La dcouverte des phnomnes de la radioactivit se rattache aux +recherches poursuivies depuis la dcouverte des rayons Rntgen sur les +effets photographiques des substances phosphorescentes et fluorescentes. + +Les premiers tubes producteurs de rayons Rntgen taient ces tubes sans +anticathode mtallique. La source de rayons Rntgen se trouvait sur la +paroi de verre frappe par les rayons cathodiques; en mme temps cette +paroi tait vivement fluorescente. On pouvait alors se demander si +l'mission de rayons Rntgen n'accompagnait pas ncessairement la +production de la fluorescence, quelle que ft la cause de cette +dernire. Cette ide a t nonce tout d'abord par M. Henri +Poincar[1]. + + [1] _Revue gnrale des Sciences_, 30 janvier 1896. + +Peu de temps aprs, M. Henry annona qu'il avait obtenu des impressions +photographiques au travers du papier noir l'aide du sulfure de zinc +phosphorescent[2]. M. Niewenglowski obtint le mme phnomne avec du +sulfure de calcium expos la lumire[3]. Enfin, M. Troost obtint de +fortes impressions photographiques avec de la blende hexagonale +artificielle phosphorescente agissant au travers du papier noir et un +gros carton[4]. + + [2] _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 312. + + [3] _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 386. + + [4] _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 564. + +Les expriences qui viennent d'tre cites n'ont pu tre reproduites +malgr les nombreux essais faits dans ce but. On ne peut donc nullement +considrer comme prouv que le sulfure de zinc et le sulfure de calcium +soient capables d'mettre, sous l'action de la lumire, des radiations +invisibles qui traversent le papier noir et agissent sur les plaques +photographiques. + +M. Becquerel a fait des expriences analogues sur les sels d'uranium +dont quelques-uns sont fluorescents[5]. Il obtint des impressions +photographiques au travers du papier noir avec le sulfate double +d'uranyle et de potassium. + + [5] BECQUEREL, _Comptes rendus_, 1896 (plusieurs Notes). + +M. Becquerel crut d'abord que ce sel, qui est fluorescent, se comportait +comme le sulfure de zinc et le sulfure de calcium dans les expriences +de MM. Henry, Niewenglowski et Troost. Mais la suite de ses expriences +montra que le phnomne observ n'tait nullement reli la +fluorescence. Il n'est pas ncessaire que le sel soit clair; de plus, +l'uranium et tous ses composs, fluorescents ou non, agissent de mme, +et l'uranium mtallique est le plus actif. M. Becquerel trouva ensuite +qu'en plaant les composs d'urane dans l'obscurit complte, ils +continuent impressionner les plaques photographiques au travers du +papier noir pendant des annes. M. Becquerel admit que l'uranium et ses +composs mettent des rayons particuliers: _rayons uraniques_. Il prouva +que ces rayons peuvent traverser des crans mtalliques minces et qu'ils +dchargent les corps lectriss. Il fit aussi des expriences d'aprs +lesquelles il conclut que les rayons uraniques prouvent la rflexion, +la rfraction et la polarisation. + +Les travaux d'autres physiciens (Elster et Geitel, lord Kelwin, Schmidt, +Rutherford, Beattie et Smoluchowski) sont venus confirmer et tendre les +rsultats des recherches de M. Becquerel, sauf en ce qui concerne la +rflexion, la rfraction et la polarisation des rayons uraniques, +lesquels, ce point de vue, se comportent comme les rayons Rntgen, +comme cela a t reconnu par M. Rutherford d'abord et ensuite par M. +Becquerel lui-mme. + + + + +CHAPITRE I. + +RADIOACTIVIT DE L'URANIUM ET DU THORIUM. +MINRAUX RADIOACTIFS. + + +_Rayons de Becquerel._--Les _rayons uraniques_, dcouverts par M. +Becquerel, impressionnent les plaques photographiques l'abri de la +lumire; ils peuvent traverser toutes les substances solides, liquides +et gazeuses, condition que l'paisseur en soit suffisamment faible; en +traversant les gaz, ils les rendent faiblement conducteurs de +l'lectricit[6]. + + [6] BECQUEREL, _Comptes rendus_, 1896 (plusieurs Notes). + +Ces proprits des composs d'urane ne sont dues aucune cause +excitatrice connue. Le rayonnement semble spontan; il ne diminue point +d'intensit quand on conserve les composs d'urane dans l'obscurit +complte pendant des annes; il ne s'agit donc pas l d'une +phosphorescence particulire produite par la lumire. + +La spontanit et la constance du rayonnement uranique se prsentaient +comme un phnomne physique tout fait extraordinaire. M. Becquerel a +conserv un morceau d'uranium pendant plusieurs annes dans l'obscurit +et il a constat qu'au bout de ce temps l'action sur la plaque +photographique n'avait pas vari sensiblement. MM. Elster et Geitel ont +fait une exprience analogue et ont trouv galement que l'action tait +constante[7]. + + [7] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXVIII, p. 771.--ELSTER et + GEITEL, _Beibl._, t. XXI, p. 455. + +J'ai mesur l'intensit du rayonnement de l'uranium en utilisant +l'action de ce rayonnement sur la conductibilit de l'air. La mthode de +mesures sera expose plus loin. J'ai ainsi obtenu des nombres qui +prouvent la constance du rayonnement dans les limites de prcision des +expriences, c'est--dire 2 pour 100 ou 3 pour 100 prs[8]. + + [8] Mme CURIE, _Revue gnrale des Sciences_, janvier 1899. + +On utilisait pour ces mesures un plateau mtallique recouvert d'une +couche d'uranium en poudre; ce plateau n'tait d'ailleurs pas conserv +dans l'obscurit, cette condition s'tant montre sans importance +d'aprs les observateurs cits prcdemment. Le nombre des mesures +effectues avec ce plateau est trs grand, et actuellement ces mesures +portent sur un intervalle de temps de 5 annes. + +Des recherches furent faites pour reconnatre si d'autres substances +peuvent agir comme les composs d'urane. M. Schmidt publia le premier +que le thorium et ses composs possdent galement cette facult[9]. Un +travail analogue fait en mme temps m'a donn le mme rsultat. J'ai +publi ce travail, n'ayant pas encore eu connaissance de la publication +de M. Schmidt[10]. + + [9] SCHMIDT, _Wied. Ann._, t. LXV, p. 141. + + [10] Mme CURIE, _Comptes rendus_, avril 1898. + +Nous dirons que l'uranium, le thorium et leurs composs mettent des +_rayons de Becquerel_. J'ai appel _radioactives_ les substances qui +donnent lieu une mission de ce genre[11]. Ce nom a t depuis +gnralement adopt. + + [11] P. CURIE et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 18 juillet 1898. + +Par leurs effets photographiques et lectriques les rayons de Becquerel +se rapprochent des rayons de Rntgen. Ils ont aussi, comme ces derniers, +la facult de traverser toute matire. Mais leur pouvoir de pntration +est extrmement diffrent: les rayons de l'uranium et du thorium sont +arrts par quelques millimtres de matire solide et ne peuvent +franchir dans l'air une distance suprieure quelques centimtres; +tout au moins en est-il ainsi pour la grosse partie du rayonnement. + +Les travaux de divers physiciens, et, en premier lieu, de M. Rutherford, +ont montr que les rayons de Becquerel n'prouvent ni rflexion +rgulire, ni rfraction, ni polarisation[12]. + + [12] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier 1899. + +Le faible pouvoir pntrant des rayons uraniques et thoriques conduirait + les assimiler aux rayons secondaires qui sont produits par les rayons +Rntgen, et dont l'tude a t faite par M. Sagnac[13], plutt qu'aux +rayons Rntgen eux-mmes. + + [13] SAGNAC, _Comptes rendus_, 1897, 1898, 1899 (plusieurs Notes). + +D'autre part, on peut chercher rapprocher les rayons de Becquerel de +rayons cathodiques se propageant dans l'air (rayons de Lenard). On sait +aujourd'hui que ces divers rapprochements sont tous lgitimes. + + +_Mesure de l'intensit du rayonnement._--La mthode employe consiste + mesurer la conductibilit acquise par l'air sous l'action des +substances radioactives; cette mthode a l'avantage d'tre rapide et de +fournir des nombres qu'on peut comparer entre eux. L'appareil que j'ai +employ cet effet se compose essentiellement d'un condensateur +plateaux AB (_fig._ 1). La substance active finement pulvrise est +tale sur le plateau B; elle rend conducteur l'air entre les plateaux. +Pour mesurer cette conductibilit, on porte le plateau B un potentiel +lev, en le reliant l'un des ples d'une batterie de petits +accumulateurs P, dont l'autre ple est la terre. Le plateau A tant +maintenu au potentiel du sol par le fil CD, un courant lectrique +s'tablit entre les deux plateaux. Le potentiel du plateau A est indiqu +par un lectromtre E. Si l'on interrompt en C la communication avec le +sol, le plateau A se charge, et cette charge fait dvier l'lectromtre. +La vitesse de la dviation est proportionnelle l'intensit du courant +et peut servir la mesurer. + +[Illustration: Fig. 1.] + +Mais il est prfrable de faire cette mesure en compensant la charge que +prend le plateau A, de manire maintenir l'lectromtre au zro. Les +charges, dont il est question ici, sont extrmement faibles; elles +peuvent tre compenses au moyen d'un quartz pizo-lectrique Q, dont +une armature est relie au plateau A, et l'autre armature est terre. +On soumet la lame de quartz une traction connue produite par des poids +placs dans un plateau #p#; cette traction est tablie progressivement +et a pour effet de dgager progressivement une quantit d'lectricit +connue pendant un temps qu'on mesure. L'opration peut tre rgle de +telle manire, qu'il y ait chaque instant compensation entre la +quantit d'lectricit qui traverse le condensateur et celle de signe +contraire que fournit le quartz[14]. On peut ainsi mesurer _en valeur +absolue_ la quantit d'lectricit qui traverse le condensateur pendant +un temps donn, c'est--dire l'_intensit du courant_. La mesure est +indpendante de la sensibilit de l'lectromtre. + + [14] On arrive trs facilement ce rsultat en soutenant le poids + la main et en ne le laissant peser que progressivement sur le plateau + #p#, et cela de manire maintenir l'image de l'lectromtre au zro. + Avec un peu d'habitude on prend trs exactement le tour de main + ncessaire pour russir cette opration. Cette mthode de mesure des + faibles courants a t dcrite par M. J. Curie dans sa thse. + +En effectuant un certain nombre de mesures de ce genre, on voit que la +radioactivit est un phnomne susceptible d'tre mesur avec une +certaine prcision. Elle varie peu avec la temprature, elle est peine +influence par les oscillations de la temprature ambiante; elle n'est +pas influence par l'clairement de la substance active. L'intensit du +courant qui traverse le condensateur augmente avec la surface des +plateaux. Pour un condensateur donn et une substance donne le courant +augmente avec la diffrence de potentiel qui existe entre les plateaux, +avec la pression du gaz qui remplit le condensateur et avec la distance +des plateaux (pourvu que cette distance ne soit pas trop grande par +rapport au diamtre). Toutefois, pour de fortes diffrences de +potentiel, le courant tend vers une valeur limite qui est pratiquement +constante. C'est le _courant de saturation_ ou _courant limite_. De mme +pour une certaine distance des plateaux assez grande, le courant ne +varie plus gure avec cette distance. C'est le courant obtenu dans ces +conditions qui a t pris comme mesure de radioactivit dans mes +recherches, le condensateur tant plac dans l'air la pression +atmosphrique. + +Voici, titre d'exemple, des courbes qui reprsentent l'intensit du +courant en fonction du champ moyen tabli entre les plateaux pour deux +distances des plateaux diffrentes. Le plateau B tait recouvert d'une +couche mince d'uranium mtallique pulvris; le plateau A, runi +l'lectromtre, tait muni d'un anneau de garde. + +La figure 2 montre que l'intensit du courant devient constante pour les +fortes diffrences de potentiel entre les plateaux. La figure 3 +reprsente les mmes courbes une autre chelle, et comprend seulement +les rsultats relatifs aux faibles diffrences de potentiel. Au dbut, +la courbe est rectiligne; le quotient de l'intensit du courant par la +diffrence de potentiel est constant pour les tensions faibles, et +reprsente la conductance initiale entre les plateaux. + +[Illustration: Fig. 2.] + +[Illustration: Fig. 3.] + +On peut donc distinguer deux constantes importantes caractristiques du +phnomne observ: 1 la _conductance initiale_ pour diffrences de +potentiel faibles; 2 le _courant limite_ pour diffrences de potentiel +fortes. C'est le courant limite qui a t adopt comme mesure de la +radioactivit. + +En plus de la diffrence de potentiel que l'on tablit entre les +plateaux, il existe entre ces derniers une force lectromotrice de +contact, et ces deux causes de courant ajoutent leurs effets; c'est +pourquoi la valeur absolue de l'intensit du courant change avec le +signe de la diffrence de potentiel extrieure. Toutefois, pour des +diffrences de potentiel notables, l'effet de la force lectromotrice de +contact est ngligeable, et l'intensit du courant est alors la mme, +quel que soit le sens du champ entre les plateaux. + +L'tude de la conductibilit de l'air et d'autres gaz soumis l'action +des rayons de Becquerel a t faite par plusieurs physiciens[15]. Une +tude trs complte du sujet a t publie par M. Rutherford[16]. + + [15] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXIV, p. 800, 1897.--KELWIN, + BEATTIE et SMOLAN, _Nature_, t. LVI, 1897.--BEATTIE et SMOLUCHOWSKI, + _Phil. Mag._, t. XLIII, p. 418. + + [16] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier, 1899. + +Les lois de la conductibilit produite dans les gaz par les rayons de +Becquerel sont les mmes que celles trouves avec les rayons Rntgen. Le +mcanisme du phnomne parat tre le mme dans les deux cas. La thorie +de l'ionisation des gaz par l'effet des rayons Rntgen ou Becquerel rend +trs bien compte des faits observs. Cette thorie ne sera pas expose +ici. Je rappellerai seulement les rsultats auxquels elle conduit: + +1 Le nombre d'ions produits par seconde dans le gaz est considr comme +proportionnel l'nergie du rayonnement absorb par le gaz; + +2 Pour obtenir le courant limite relatif un rayonnement donn, il +faut, d'une part, faire absorber intgralement ce rayonnement par le +gaz, en employant une masse absorbante suffisante; d'autre part, il faut +utiliser pour la production du courant tous les ions crs, en +tablissant un champ lectrique assez fort pour que le nombre des ions +qui se recombinent devienne une fraction insignifiante du nombre total +des ions produits dans le mme temps, qui sont presque tous entrans +par le courant et amens aux lectrodes. Le champ lectrique moyen +ncessaire pour obtenir ce rsultat est d'autant plus lev que +l'ionisation est plus forte. + +D'aprs des recherches rcentes de M. Townsend, le phnomne est plus +complexe quand la pression du gaz est faible. Le courant semble d'abord +tendre vers une valeur limite constante quand la diffrence de potentiel +augmente; mais, partir d'une certaine diffrence de potentiel, le +courant recommence crotre avec le champ, et cela avec une rapidit +trs grande. M. Townsend admet que cet accroissement est d une +ionisation nouvelle produite par les ions eux-mmes quand ceux-ci, sous +l'action du champ lectrique, prennent une vitesse suffisante pour +qu'une molcule du gaz, rencontre par un de ces projectiles, se trouve +brise et divise en ses ions constituants. Un champ lectrique intense +et une pression faible favorisent cette ionisation par les ions dj +prsents, et, aussitt que celle-ci commence se produire, l'intensit +du courant crot constamment avec le champ moyen entre les plateaux[17]. +Le courant limite ne saurait donc tre obtenu qu'avec des causes +ionisantes, dont l'intensit ne dpasse pas une certaine valeur, de +telle faon que la saturation corresponde des champs pour lesquels +l'ionisation par choc des ions ne peut encore avoir lieu. Cette +condition se trouvait ralise dans mes expriences. + + [17] TOWNSEND, _Phil. Mag._, 1901, 6e srie, t. I, p. 198. + +L'ordre de grandeur des courants de saturation que l'on obtient avec les +composs d'urane est de 10^{-11} ampres pour un condensateur dont les +plateaux ont 8cm de diamtre et sont distants de 3cm. Les composs de +thorium donnent lieu des courants du mme ordre de grandeur, et +l'activit des oxydes d'uranium et de thorium est trs analogue. + + +_Radioactivit des composs d'uranium et de thorium._--Voici les nombres +que j'ai obtenus avec divers composs d'urane; je dsigne par _i_ +l'intensit du courant en ampres: + + _i_ 10^{11}. + + Uranium mtallique (contenant un peu + de carbone) 2,3 + Oxyde d'urane noir U_2 O_5 2,6 + Oxyde d'urane vert U_3 O_4 1,8 + Acide uranique hydrat 0,6 + Uranate de sodium 1,2 + Uranate de potassium 1,2 + Uranate d'ammonium 1,3 + Sulfate uraneux 0,7 + Sulfate d'uranyle et de potassium 0,7 + Azotate d'uranyle 0,7 + Phosphate de cuivre et d'uranyle 0,9 + Oxysulfure d'urane 1,2 + +L'paisseur de la couche du compos d'urane employ a peu d'influence, +pourvu que la couche soit continue. Voici quelques expriences ce +sujet: + + paisseur + de la couche. _i_ 10^{11}. + mm + Oxyde d'urane 0,5 2,7 + 3,0 3,0 + Uranate d'ammonium 0,5 1,3 + 3,0 1,4 + +On peut conclure de l, que l'absorption des rayons uraniques par la +matire qui les met est trs forte, puisque les rayons venant des +couches profondes ne peuvent pas produire d'effet notable. + +Les nombres que j'ai obtenus avec les composs de thorium[18] m'ont +permis de constater: + +1 Que l'paisseur de la couche employe a une action considrable, +surtout avec l'oxyde; + +2 Que le phnomne n'est rgulier que si l'on emploie une couche active +mince (0mm,25 par exemple). Au contraire, quand on emploie une couche de +matire paisse (6mm), on obtient des nombres oscillant entre des +limites tendues, surtout dans le cas de l'oxyde: + + paisseur + de la couche. _i_ 10^{11}. + mm + Oxyde de thorium 0,25 2,2 + 0,5 2,5 + 2,5 4,7 + 3,0 5,5 en moyenne + 6,0 5,5 + Sulfate de thorium 0,25 0,8 + +Il y a dans la nature du phnomne une cause d'irrgularits qui +n'existe pas dans le cas des composs d'urane. Les nombres obtenus pour +une couche d'oxyde de 6mm d'paisseur variaient entre 3,7 et 7,3. + + [18] Mme CURIE, _Comptes rendus_, avril 1898. + +Les expriences que j'ai faites sur l'absorption des rayons uraniques et +thoriques ont montr que les rayons thoriques sont plus pntrants que +les rayons uraniques et que les rayons mis par l'oxyde de thorium en +couche paisse sont plus pntrants que ceux qu'il met en couche mince. +Voici, par exemple, les nombres qui indiquent la fraction du +rayonnement que transmet une lame d'aluminium dont l'paisseur est +0mm,01: + + Fraction + du rayonnement + transmise + Substance rayonnante. par la lame. + Uranium 0,18 + Oxyde d'urane U_2 O_5 0,20 + Uranate d'ammonium 0,20 + Phosphate d'urane et de cuivre 0,21 + mm + Oxyde de thorium sous paisseur. 0,25 0,38 + 0,5 0,47 + 3,0 0,70 + 6,0 0,70 + Sulfate de thorium 0,25 0,38 + +Avec les composs d'urane, l'absorption est la mme quel que soit le +compos employ, ce qui porte croire que les rayons mis par les +divers composs sont de mme nature. + +Les particularits de la radiation thorique ont t l'objet de +publications trs compltes. M. Owens[19] a montr que la constance du +courant n'est obtenue qu'au bout d'un temps assez long en appareil clos, +et que l'intensit du courant est fortement rduite par l'action d'un +courant d'air (ce qui n'a pas lieu pour les composs d'uranium). M. +Rutherford a fait des expriences analogues et les a interprtes en +admettant que le thorium et ses composs mettent non seulement des +rayons de Becquerel, mais encore une _manation,_ constitue par des +particules extrmement tnues, qui restent radioactives pendant quelque +temps aprs leur mission et peuvent tre entranes par un courant +d'air[20]. + + [19] OWENS, _Phil. Mag._, octobre 1899. + + [20] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier 1900. + +Les caractres de la radiation thorique qui sont relatifs l'influence +de l'paisseur de la couche employe et l'action des courants d'air +ont une liaison troite avec le phnomne de la _radioactivit induite +et de sa propagation de proche en proche_. Ce phnomne a t observ +pour la premire fois avec le radium et sera dcrit plus loin. + +La radioactivit des composs d'uranium et de thorium se prsente comme +une _proprit atomique_. M. Becquerel avait dj observ que tous les +composs d'uranium sont actifs et avait conclu que leur activit tait +due la prsence de l'lment uranium; il a montr galement que +l'uranium tait plus actif que ses sels[21]. J'ai tudi ce point de +vue les composs de l'uranium et du thorium et j'ai fait un grand nombre +de mesures de leur activit dans diverses conditions. Il rsulte de +l'ensemble de ces mesures que la radioactivit de ces substances est +bien effectivement une proprit atomique. Elle semble ici lie la +prsence des atomes des deux lments considrs et n'est dtruite ni +par les changements d'tat physique ni par les transformations +chimiques. Les combinaisons chimiques et les mlanges contenant de +l'uranium ou du thorium sont d'autant plus actifs qu'ils contiennent une +plus forte proportion de ces mtaux, toute matire inactive agissant +la fois comme matire inerte et matire absorbant le rayonnement. + + [21] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXII, p. 1086. + + +_La radioactivit atomique est-elle un phnomne gnral?_--Comme il a +t dit plus haut, j'ai cherch si d'autres substances que les composs +d'uranium et de thorium taient radioactives. J'ai entrepris cette +recherche dans l'ide qu'il tait fort peu probable que la +radioactivit, considre comme proprit atomique, appartnt une +certaine espce de matire, l'exclusion de toute autre. Les mesures +que j'ai faites me permettent de dire que pour les lments chimiques +actuellement considrs comme tels, y compris les plus rares et les plus +hypothtiques, les composs tudis par moi ont t toujours au moins +100 fois moins actifs dans mon appareil que l'uranium mtallique. Dans +le cas des lments rpandus, j'ai tudi plusieurs composs; dans le +cas des corps rares, j'ai tudi les composs que j'ai pu me procurer. + +Voici la liste des substances qui ont fait partie de mon tude sous +forme d'lment ou de combinaison: + +1 Tous les mtaux ou mtallodes que l'on trouve facilement et +quelques-uns, plus rares, produits purs, provenant de la collection de +M. Etard, l'cole de Physique et de Chimie industrielles de la Ville +de Paris; + +2 Les corps rares suivants: gallium, germanium, nodyme, prasodyme, +niobium, scandium, gadolinium, erbium, samarium et rubidium +(chantillons prts par M. Demaray); yttrium, ytterbium avec nouvel +erbium [chantillons prts par M. Urbain[22]]; + + [22] Je suis trs reconnaissante aux savants cits plus haut, auxquels + je dois des chantillons qui ont servi pour mon tude. Je remercie + galement M. Moissan qui a bien voulu donner pour cette tude de + l'uranium mtallique. + +3 Un grand nombre de roches et de minraux. + +Dans les limites de sensibilit de mon appareil je n'ai pas trouv de +substance simple autre que l'uranium et le thorium, qui soit doue de +radioactivit atomique. Il convient toutefois de dire quelques mots sur +ce qui est relatif au phosphore. Le phosphore blanc humide, plac entre +les plateaux du condensateur, rend conducteur l'air entre les +plateaux[23]. Toutefois, je ne considre pas ce corps comme radioactif +la faon de l'uranium et du thorium. Le phosphore, en effet, dans ces +conditions, s'oxyde et met des rayons lumineux, tandis que les composs +d'uranium et de thorium sont radioactifs sans prouver aucune +modification chimique apprciable par les moyens connus. De plus, le +phosphore n'est actif ni l'tat de phosphore rouge, ni l'tat de +combinaison. + + [23] ELSTER et GEITEL, _Wied. Ann._, 1890. + +Dans un travail rcent, M. Bloch vient de montrer que le phosphore, en +s'oxydant en prsence de l'air, donne naissance des ions trs peu +mobiles qui rendent l'air conducteur et provoquent la condensation de la +vapeur d'eau[24]. + + [24] BLOCH, _Socit de Physique_, 6 fvrier 1903. + +Certains travaux rcents conduiraient admettre que la radioactivit +appartient toutes les substances un degr extrmement faible[25]. +L'identit de ces phnomnes trs faibles avec les phnomnes de la +radioactivit atomique ne peut encore tre considre comme tablie. + + [25] MAC LENNAN et BURTON, _Phil. Mag._, juin 1903.--STRUTT, _Phil. + Mag._, juin 1903.--LESTER COOKE, _Phil. Mag._, octobre 1903. + +L'uranium et le thorium sont les deux lments qui possdent les plus +forts poids atomiques (240 et 232); ils se rencontrent frquemment dans +les mmes minraux. + + +_Minraux radioactifs._--J'ai examin dans mon appareil plusieurs +minraux[26]; certains d'entre eux se sont montrs actifs, entre autres +la pechblende, la chalcolite, l'autunite, la monazite, la thorite, +l'orangite, la fergusonite, la clvite, etc. Voici un Tableau qui donne +en ampres l'intensit _i_ du courant obtenu avec l'uranium mtallique +et avec divers minraux. + + _i_ 10^{11}. + Uranium 2,3 + Pechblende de Johanngeorgenstadt 8,3 + de Joachimsthal 7,0 + Pechblende de Pzibran 6,5 + de Cornwallis 1,6 + Clvite 1,4 + Chalcolite 5,2 + Autunite 2,7 + { 0,1 + { 0,3 + Thorites diverses { 0,7 + { 1,3 + { 1,4 + Orangite 2,0 + Monazite 0,5 + Xenotime 0,03 + Aeschynite 0,7 + Fergusonite, 2 chantillons { 0,4 + { 0,1 + Samarskite 1,1 + Niobite, 2 chantillons { 0,1 + { 0,3 + Tantalite 0,02 + Carnotite[27] 6,2 + + [26] Plusieurs chantillons de minraux de la collection du Musum ont + t obligeamment mis ma disposition par M. Lacroix. + + [27] La carnotite est un minerai de vanadate d'urane rcemment + dcouvert par Friedel et Cumenge. + +Le courant obtenu avec l'orangite (minerai d'oxyde de thorium) variait +beaucoup avec l'paisseur de la couche employe. En augmentant cette +paisseur depuis 0mm,25 6mm, on faisait crotre le courant de 1,8 +2,3. + +Tous les minraux qui se montrent radioactifs contiennent de l'uranium +ou du thorium; leur activit n'a donc rien d'tonnant, mais l'intensit +du phnomne pour certains minraux est inattendue. Ainsi, on trouve des +pechblendes (minerais d'oxyde d'urane) qui sont 4 fois plus actives que +l'uranium mtallique. La chalcolite (phosphate de cuivre et d'urane +cristallis) est 2 fois plus active que l'uranium. L'autunite (phosphate +d'urane et de chaux) est aussi active que l'uranium. Ces faits taient +en dsaccord avec les considrations prcdentes, d'aprs lesquelles +aucun minral n'aurait d se montrer plus actif que l'uranium ou le +thorium. + +Pour claircir ce point, j'ai prpar de la chalcolite artificielle par +le procd de Debray, en partant de produits purs. Ce procd consiste +mlanger une dissolution d'azotate d'uranyle avec une dissolution de +phosphate de cuivre dans l'acide phosphorique, et chauffer vers 50 ou +60. Au bout de quelque temps, des cristaux de chalcolite se forment +dans la liqueur[28]. La chalcolite ainsi obtenue possde une activit +tout fait normale, tant donne sa composition; elle est deux fois et +demie moins active que l'uranium. + + [28] DEBRAY, _Ann. de Chim. et de Phys._, 3e srie, t. LXI, p. 445 + +Il devenait ds lors trs probable que si la pechblende, la chalcolite, +l'autunite ont une activit si forte, c'est que ces substances +renferment en petite quantit une matire fortement radioactive, +diffrente de l'uranium, du thorium et des corps simples actuellement +connus. J'ai pens que, s'il en tait effectivement ainsi, je pouvais +esprer extraire cette substance du minerai par les procds ordinaires +de l'analyse chimique. + + + + +CHAPITRE II. + +LES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES. + + +_Mthode de recherches._--Les rsultats de l'tude des minraux +radioactifs, noncs dans le Chapitre prcdent, nous ont engags, M. +Curie et moi, chercher extraire de la pechblende une nouvelle +substance radioactive. Notre mthode de recherches ne pouvait tre base +que sur la radioactivit, puisque nous ne connaissions aucun autre +caractre de la substance hypothtique. Voici comment on peut se servir +de la radioactivit pour une recherche de ce genre. On mesure la +radioactivit d'un produit, on effectue sur ce produit une sparation +chimique; on mesure la radioactivit de tous les produits obtenus, et +l'on se rend compte si la substance radioactive est reste intgralement +avec l'un d'eux, ou bien si elle s'est partage entre eux et dans quelle +proportion. On a ainsi une indication qui peut tre compare, en une +certaine mesure, celle que pourrait fournir l'analyse spectrale. Pour +avoir des nombres comparables, il faut mesurer l'activit des substances + l'tat solide et bien dessches. + + +_Polonium, radium, actinium._--L'analyse de la pechblende, avec le +concours de la mthode qui vient d'tre expose, nous a conduits +tablir l'existence, dans ce minral, de deux substances fortement +radioactives, chimiquement diffrentes: le _polonium_, trouv par nous, +et le _radium_, que nous avons dcouvert en collaboration avec M. +Bmont[29]. + + [29] P. CURIE et Mme CURIE, _Comptes rendus_, juillet 1898.--P. CURIE, + Mme CURIE et G. BMONT, _Comptes rendus_, dcembre 1898. + +Le _polonium_ est une substance voisine du bismuth au point de vue +analytique et l'accompagnant dans les sparations. On obtient du bismuth +de plus en plus riche en polonium par l'un des procds de +fractionnement suivants: + +1 Sublimation des sulfures dans le vide; le sulfure actif est beaucoup +plus volatil que le sulfure de bismuth. + +2 Prcipitation des solutions azotiques par l'eau; le sous-nitrate +prcipit est beaucoup plus actif que le sel qui reste dissous. + +3 Prcipitation par l'hydrogne sulfur d'une solution chlorhydrique +extrmement acide; les sulfures prcipits sont considrablement plus +actifs que le sel qui reste dissous. + +Le _radium_ est une substance qui accompagne le baryum retir de la +pechblende; il suit le baryum dans ses ractions et s'en spare par +diffrence de solubilit des chlorures dans l'eau, l'eau alcoolise ou +l'eau additionne d'acide chlorhydrique. Nous effectuons la sparation +des chlorures de baryum et de radium, en soumettant leur mlange une +cristallisation fractionne, le chlorure de radium tant moins soluble +que celui de baryum. + +Une troisime substance fortement radioactive a t caractrise dans la +pechblende par M. Debierne, qui lui a donn le nom d'_actinium_[30]. +L'actinium accompagne certains corps du groupe du fer contenus dans la +pechblende; il semble surtout voisin du thorium dont il n'a pu encore +tre spar. L'extraction de l'actinium de la pechblende est une +opration trs pnible, les sparations tant gnralement incompltes. + + [30] DEBIERNE, _Comptes rendus_, octobre 1899 et avril 1900. + +Toutes les trois substances radioactives nouvelles se trouvent dans la +pechblende en quantit absolument infinitsimale. Pour les obtenir +l'tat concentr, nous avons t obligs d'entreprendre le traitement de +plusieurs tonnes de rsidus de minerai d'urane. Le gros traitement se +fait dans une usine; il est suivi de tout un travail de purification et +de concentration. Nous arrivons ainsi extraire de ces milliers de +kilogrammes de matire premire quelques dcigrammes de produits qui +sont prodigieusement actifs par rapport au minerai dont ils proviennent. +Il est bien vident que l'ensemble de ce travail est long, pnible et +coteux[31]. + + [31] Nous avons de nombreuses obligations envers tous ceux qui nous + sont venus en aide dans ce travail. Nous remercions bien sincrement + MM. Mascart et Michel Lvy pour leur appui bienveillant. Grce + l'intervention bienveillante de M. le professeur Suess, le + gouvernement autrichien a mis gracieusement notre disposition la + premire tonne de rsidu traite (provenant de l'usine de l'tat, + Joachimsthal, en Bohme). L'Acadmie des Sciences de Paris, la Socit + d'Encouragement pour l'Industrie nationale, un donateur anonyme, nous + ont fourni le moyen de traiter une certaine quantit de produit. Notre + ami, M. Debierne, a organis le traitement du minerai, qui a t + effectu dans l'usine de la Socit centrale de Produits chimiques. + Cette Socit a consenti effectuer le traitement sans y chercher de + bnfice. A tous nous adressons nos remerciments bien sincres. + + Plus rcemment, l'Institut de France a mis notre disposition une + somme de 20000fr pour l'extraction des matires radioactives. Grce + cette somme, nous avons pu mettre en train le traitement de 5t de + minerai. + +D'autres substances radioactives nouvelles ont encore t signales la +suite de notre travail. M. Giesel, d'une part, MM. Hoffmann et Strauss, +d'autre part, ont annonc l'existence probable d'une substance +radioactive voisine du plomb par ses proprits chimiques. On ne possde +encore que peu de renseignements sur cette substance[32]. + + [32] GIESEL, _Ber. deutsch. chem. Gesell._, t. XXXIV, 1901, p. + 3775.--HOFFMANN et STRAUSS, _Ber. deutsch. chem. Gesell._, t. XXXIII, + 1900, p. 3126. + +De toutes les substances radioactives nouvelles, le radium est, jusqu' +prsent, la seule qui ait t isole l'tat de sel pur. + + +_Spectre du radium._--Il tait de premire importance de contrler, par +tous les moyens possibles, l'hypothse, faite dans ce travail, de +l'existence d'lments nouveaux radioactifs. L'analyse spectrale est +venue, dans le cas du radium, confirmer d'une faon complte cette +hypothse. + +M. Demaray a bien voulu se charger de l'examen des substances +radioactives nouvelles, par les procds rigoureux qu'il emploie dans +l'tude des spectres d'tincelle photographis. + +Le concours d'un savant aussi comptent a t pour nous un grand +bienfait, et nous lui gardons une reconnaissance profonde d'avoir +consenti faire ce travail. Les rsultats de l'analyse spectrale sont +venus nous apporter la certitude, alors que nous tions encore dans le +doute sur l'interprtation des rsultats de nos recherches[33]. + + [33] Tout rcemment, nous avons eu la douleur de voir mourir ce savant + si distingu, alors qu'il poursuivait ses belles recherches sur les + terres rares et sur la spectroscopie, par des mthodes dont on ne + saurait trop admirer la perfection et la prcision. Nous conservons un + souvenir mu de la parfaite obligeance avec laquelle il avait consenti + prendre part notre travail. + +Les premiers chantillons de chlorure de baryum radifre mdiocrement +actif, examins par Demaray, lui montrrent, en mme temps que les +raies du baryum, une raie nouvelle d'intensit notable et de longueur +d'onde #l# = 381^{#mm#},47 dans le spectre ultra-violet. Avec des +produits plus actifs, prpars ensuite, Demaray vit la raie +381^{#mm#},47 se renforcer; en mme temps d'autres raies nouvelles +apparurent, et dans le spectre les raies nouvelles et les raies du +baryum avaient des intensits comparables. Une nouvelle concentration a +fourni un produit, pour lequel le nouveau spectre domine, et les trois +plus fortes raies du baryum, seules visibles, indiquent seulement la +prsence de ce mtal l'tat d'impuret. Ce produit peut tre considr +comme du chlorure de radium peu prs pur. Enfin j'ai pu, par une +nouvelle purification, obtenir un chlorure extrmement pur, dans le +spectre duquel les deux raies dominantes du baryum sont peine +visibles. + +Voici, d'aprs Demaray[34], la liste des raies principales du radium +pour la portion du spectre comprise entre #l# = 500,0 et #l# = 350,0 +millimes de micron (#mm#). L'intensit de chaque raie est indique par +un nombre, la plus forte raie tant marque 16. + + #l#. Intensit. #l#. Intensit. + 482,63 10 453,35 9 + 472,69 5 443,61 8 + 469,98 3 434,06 12 + 469,21 7 381,47 16 + 468,30 14 364,96 12 + 464,19 4 + + [34] DEMARAY, _Comptes rendus_, dcembre 1898, novembre 1899 et + juillet 1900. + +Toutes les raies sont nettes et troites, les trois raies 381,47, 468,30 +et 434,06 sont fortes; elles atteignent l'galit avec les raies les +plus intenses actuellement connues. On aperoit galement dans le +spectre deux bandes nbuleuses fortes. La premire, symtrique, s'tend +de 463,10 462,19 avec maximum 462,75. La deuxime, plus forte, est +dgrade vers l'ultra-violet; elle commence brusquement 446,37, passe +par un maximum 445,52; la rgion du maximum s'tend jusqu' 445,34, +puis une bande nbuleuse, graduellement dgrade, s'tend jusque vers +439. + +Dans la partie la moins rfrangible non photographie du spectre +d'tincelle, la seule raie notable est la raie 566,5 (environ), bien +plus faible cependant que 482,63. + +L'aspect gnral du spectre est celui des mtaux alcalino-terreux; on +sait que ces mtaux ont des spectres de raies fortes avec quelques +bandes nbuleuses. + +D'aprs Demaray, le radium peut figurer parmi les corps ayant la +raction spectrale la plus sensible. J'ai, d'ailleurs, pu conclure, +d'aprs mon travail de concentration, que, dans le premier chantillon +examin qui montrait nettement la raie 381,47, la proportion de radium +devait tre trs faible (peut-tre de 0,02 pour 100). Cependant, il faut +une activit 50 fois plus grande que celle de l'uranium mtallique pour +apercevoir nettement la raie principale du radium dans les spectres +photographis. Avec un lectromtre sensible, on peut dceler la +radioactivit d'un produit quand elle n'est que 1/100 de celle de +l'uranium mtallique. On voit que, pour dceler la prsence du radium, +la radioactivit est un caractre plusieurs milliers de fois plus +sensible que la raction spectrale. + +Le bismuth polonium trs actif et le thorium actinium trs actif, +examins par Demaray, n'ont encore respectivement donn que les raies +du bismuth et du thorium. + +Dans une publication rcente, M. Giesel[35], qui s'est occup de la +prparation du radium, annonce que le bromure de radium donne lieu une +coloration carmin de la flamme. Le spectre de flamme du radium contient +deux belles bandes rouges, une raie dans le bleu vert et deux lignes +faibles dans le violet. + + [35] GIESEL, _Phys. Zeitschrift_, 15 septembre 1902. + + +_Extraction des substances radioactives nouvelles._--La premire partie +de l'opration consiste extraire des minerais d'urane le baryum +radifre, le bismuth polonifre et les terres rares contenant +l'actinium. Ces trois premiers produits ayant t obtenus, on cherche, +pour chacun d'eux, isoler la substance radioactive nouvelle. Cette +deuxime partie du traitement se fait par une mthode de fractionnement. +On sait qu'il est difficile de trouver un moyen de sparation trs +parfait entre des lments trs voisins; les mthodes de fractionnement +sont donc tout indiques. D'ailleurs, quand un lment se trouve mlang + un autre l'tat de trace, on ne peut appliquer au mlange une +mthode de sparation parfaite, mme en admettant que l'on en connaisse +une; on risquerait, en effet, de perdre la trace de matire qui aurait +pu tre spare dans l'opration. + +Je me suis occupe spcialement du travail ayant pour but l'isolement du +radium et du polonium. Aprs un travail de quelques annes, je n'ai +encore russi que pour le premier de ces corps. + +La pechblende tant un minerai coteux, nous avons renonc en traiter +de grandes quantits. En Europe, l'extraction de ce minerai se fait dans +la mine de Joachimsthal, en Bohme. Le minerai broy est grill avec du +carbonate de soude, et la matire rsultant de ce traitement est +lessive d'abord l'eau chaude, puis l'acide sulfurique tendu. La +solution contient l'uranium qui donne la pechblende sa valeur. Le +rsidu insoluble est rejet. + +Ce rsidu contient des substances radioactives; son activit est 4 fois +et demie plus grande que celle de l'uranium mtallique. Le gouvernement +autrichien, auquel appartient la mine, nous a gracieusement donn une +tonne de ce rsidu pour nos recherches, et a autoris la mine nous +fournir plusieurs autres tonnes de cette matire. + +Il n'tait gure facile de faire le premier traitement du rsidu +l'usine par les mmes procds qu'au laboratoire. M. Debierne a bien +voulu tudier cette question et organiser le traitement dans l'usine. Le +point le plus important de la mthode qu'il a indique consiste +obtenir la transformation des sulfates en carbonates par l'bullition de +la matire avec une dissolution concentre de carbonate de soude. Ce +procd permet d'viter la fusion avec le carbonate de soude. + +Le rsidu contient principalement des sulfates de plomb et de chaux, de +la silice, de l'alumine et de l'oxyde de fer. On y trouve, en outre, en +quantit plus ou moins grande, presque tous les mtaux (cuivre, bismuth, +zinc, cobalt, manganse, nickel, vanadium, antimoine, thallium, terres +rares, niobium, tantale, arsenic, baryum, etc.). Le radium se trouve, +dans ce mlange, l'tat de sulfate et en constitue le sulfate le moins +soluble. Pour le mettre en dissolution, il faut liminer autant que +possible l'acide sulfurique. Pour cela, on commence par traiter le +rsidu par une solution concentre et bouillante de soude ordinaire. +L'acide sulfurique combin au plomb, l'alumine, la chaux, passe, en +grande partie, en dissolution l'tat de sulfate de soude que l'on +enlve par des lavages l'eau. La dissolution alcaline enlve en mme +temps du plomb, de la silice, de l'alumine. La portion insoluble lave +l'eau est attaque par l'acide chlorhydrique ordinaire. Cette opration +dsagrge compltement la matire et en dissout une grande partie. De +cette dissolution on peut retirer le polonium et l'actinium: le premier +est prcipit par l'hydrogne sulfur, le second se trouve dans les +hydrates prcipits par l'ammoniaque dans la dissolution spare des +sulfures et peroxyde. Quant au radium, il reste dans la portion +insoluble. Cette portion est lave l'eau, puis traite par une +dissolution concentre et bouillante de carbonate de soude. S'il ne +restait plus que peu de sulfates non attaqus, cette opration a pour +effet de transformer compltement les sulfates de baryum et de radium en +carbonates. On lave alors la matire trs compltement l'eau, puis on +l'attaque par l'acide chlorhydrique tendu exempt d'acide sulfurique. La +dissolution contient le radium, ainsi que du polonium et de l'actinium. +On la filtre et on la prcipite par l'acide sulfurique. On obtient ainsi +des sulfates bruts de baryum radifre contenant aussi de la chaux, du +plomb, du fer et ayant aussi entran un peu d'actinium. La dissolution +contient encore un peu d'actinium et de polonium qui peuvent en tre +retirs comme de la premire dissolution chlorhydrique. + +On retire d'une tonne de rsidu 10kg 20kg de sulfates bruts, dont +l'activit est de 30 60 fois plus grande que celle de l'uranium +mtallique. On procde leur purification. Pour cela, on les fait +bouillir avec du carbonate de soude et on les transforme en chlorures. +La dissolution est traite par l'hydrogne sulfur, ce qui donne une +petite quantit de sulfures actifs contenant du polonium. On filtre la +dissolution, on la peroxyde par l'action du chlore et on la prcipite +par de l'ammoniaque pure. + +Les oxydes et hydrates prcipits sont trs actifs, et l'activit est +due l'actinium. La dissolution filtre est prcipite par le carbonate +de soude. Les carbonates alcalino-terreux prcipits sont lavs et +transforms en chlorures. + +Ces chlorures sont vapors sec et lavs avec de l'acide chlorhydrique +concentr pur. Le chlorure de calcium se dissout presque entirement, +alors que le chlorure de baryum radifre reste insoluble. On obtient +ainsi, par tonne de matire premire, 8kg environ de chlorure de baryum +radifre, dont l'activit est environ 60 fois plus grande que celle de +l'uranium mtallique. Ce chlorure est prt pour le fractionnement. + + +_Polonium._--Comme il a t dit plus haut, en faisant passer l'hydrogne +sulfur dans les diverses dissolutions chlorhydriques obtenues au cours +du traitement, on prcipite des sulfures actifs dont l'activit est due +au polonium. + +Ces sulfures contiennent principalement du bismuth, un peu de cuivre et +de plomb; ce dernier mtal ne s'y trouve pas en forte proportion, parce +qu'il a t en grande partie enlev par la dissolution sodique, et parce +que son chlorure est peu soluble. L'antimoine et l'arsenic ne se +trouvent dans les oxydes qu'en quantit minime, leurs oxydes ayant t +dissous par la soude. Pour avoir de suite des sulfures trs actifs, on +employait le procd suivant: les dissolutions chlorhydriques trs +acides taient prcipites par l'hydrogne sulfur: les sulfures qui se +prcipitent dans ces conditions sont trs actifs, on les emploie pour la +prparation du polonium; dans la dissolution il reste des substances +dont la prcipitation est incomplte en prsence d'un excs d'acide +chlorhydrique (bismuth, plomb, antimoine). Pour achever la +prcipitation, on tend la dissolution d'eau, on la traite nouveau par +l'hydrogne sulfur et l'on obtient une seconde portion de sulfures +beaucoup moins actifs que les premiers, et qui, gnralement, ont t +rejets. Pour la purification ultrieure des sulfures, on les lave au +sulfure d'ammonium, ce qui enlve les traces restantes d'antimoine et +d'arsenic. Puis on les lave l'eau additionne d'azotate d'ammonium et +on les traite par l'acide azotique tendu. + +La dissolution n'est jamais complte; on obtient toujours un rsidu +insoluble plus ou moins important que l'on traite nouveau si on le +juge utile. La dissolution est rduite un petit volume et prcipite +soit par l'ammoniaque, soit par beaucoup d'eau. Dans les deux cas le +plomb et le cuivre restent en dissolution; dans le second cas un peu de +bismuth peine actif reste dissous galement. + +Le prcipit d'oxydes ou de sous-azotates est soumis un fractionnement +de la manire suivante: on dissout le prcipit dans l'acide azotique, +on ajoute de l'eau la dissolution, jusqu' formation d'une quantit +suffisante de prcipit; pour cette opration il faut tenir compte de ce +que le prcipit ne se forme, quelquefois, qu'au bout d'un certain +temps. On spare le prcipit du liquide surnageant, on le redissout +dans l'acide azotique; sur les deux portions liquides ainsi obtenues on +refait une prcipitation par l'eau, et ainsi de suite. On runit les +diverses portions en se basant sur leur activit, et l'on tche de +pousser la concentration aussi loin que possible. On obtient ainsi une +trs petite quantit de matire dont l'activit est norme, mais qui, +nanmoins, n'a encore donn au spectroscope que les raies du bismuth. + +On a malheureusement peu de chances d'aboutir l'isolement du polonium +par cette voie. La mthode de fractionnement qui vient d'tre dcrite +prsente de grandes difficults, et il en est de mme pour d'autres +procds de fractionnement par voie humide. Quel que soit le procd +employ, il se forme avec la plus grande facilit des composs +absolument insolubles dans les acides tendus ou concentrs. Ces +composs ne peuvent tre redissous qu'en les ramenant pralablement +l'tat mtallique, par la fusion avec le cyanure de potassium, par +exemple. + +tant donn le nombre considrable des oprations effectuer, cette +circonstance constitue une difficult norme pour le progrs du +fractionnement. Cet inconvnient est d'autant plus grave que le polonium +est une substance qui, une fois retire de la pechblende, diminue +d'activit. + +Cette baisse d'activit est d'ailleurs lente; c'est ainsi qu'un +chantillon de nitrate de bismuth polonium a perdu la moiti de son +activit en onze mois. + +Aucune difficult analogue ne se prsente pour le radium. La +radioactivit reste un guide fidle pour la concentration: cette +concentration elle-mme ne prsente aucune difficult, et les progrs du +travail ont pu, depuis le dbut, tre constamment contrls par +l'analyse spectrale. + +Quand les phnomnes de la radioactivit induite, dont il sera question +plus loin, ont t connus, il a paru naturel d'admettre que le polonium, +qui ne donne que les raies du bismuth et dont l'activit diminue avec le +temps, n'est pas un lment nouveau, mais du bismuth activ par le +voisinage du radium dans la pechblende. Je ne suis pas convaincue que +cette manire de voir soit exacte. Au cours de mon travail prolong sur +le polonium, j'ai constat des effets chimiques que je n'ai jamais +observs ni avec le bismuth ordinaire, ni avec le bismuth activ par le +radium. Ces effets chimiques sont, en premier lieu, la formation +extrmement facile des composs insolubles dont j'ai parl plus haut +(spcialement sous-nitrates), en deuxime lieu, la couleur et l'aspect +des prcipits obtenus en ajoutant de l'eau la solution azotique du +bismuth polonifre. Ces prcipits sont parfois blancs, mais plus +gnralement d'un jaune plus ou moins vif, allant au rouge fonc. + +L'absence de raies, autres que celles du bismuth, ne prouve pas +premptoirement que la substance ne contient que du bismuth, car il +existe des corps dont la raction spectrale est peu sensible. + +Il serait ncessaire de prparer une petite quantit de bismuth +polonifre l'tat de concentration aussi avanc que possible, et d'en +faire l'tude chimique, en premier lieu, la dtermination du poids +atomique du mtal. Cette recherche n'a encore pu tre faite cause des +difficults de travail chimique signales plus haut. + +S'il tait dmontr que le polonium est un lment nouveau, il n'en +serait pas moins vrai que cet lment ne peut exister indfiniment +l'tat fortement radioactif, tout au moins quand il est retir du +minerai. On peut alors envisager la question de deux manires +diffrentes: 1 ou bien toute l'activit du polonium est de la +radioactivit induite par le voisinage de substances radioactives par +elles-mmes; le polonium aurait alors la facult de s'activer +atomiquement d'une faon durable, facult qui ne semble pas appartenir +une substance quelconque; 2 ou bien l'activit du polonium est une +activit propre qui se dtruit spontanment dans certaines conditions et +peut persister dans certaines autres conditions qui se trouvent +ralises dans le minerai. Le phnomne de l'activation atomique au +contact est encore si mal connu, que l'on manque de base pour se former +une opinion cohrente sur ce qui touche cette question. + + Tout rcemment a paru un travail de M. Marckwald, sur le polonium[36]. + M. Marckwald plonge une baguette de bismuth pur dans une solution + chlorhydrique du bismuth extrait du rsidu du traitement de la + pechblende. Au bout de quelque temps la baguette se recouvre d'un + dpt trs actif, et la solution ne contient plus que du bismuth + inactif. M. Marckwald obtient aussi un dpt trs actif en ajoutant du + chlorure d'tain une solution chlorhydrique de bismuth radioactif. + M. Marckwald conclut de l que l'lment actif est analogue au tellure + et lui donne le nom de _radiotellure_. La matire active de M. + Marckwald semble identique au polonium, par sa provenance et par les + rayons trs absorbables qu'elle met. Le choix d'un nom nouveau pour + cette matire est certainement inutile dans l'tat actuel de la + question. + + [36] _Berichte d. deutsch. chem. Gesell._, juin 1902 et dcembre 1902. + + +_Prparation du chlorure de radium pur._--Le procd que j'ai adopt +pour extraire le chlorure de radium pur du chlorure de baryum radifre +consiste soumettre le mlange des chlorures une cristallisation +fractionne dans l'eau pure d'abord, dans l'eau additionne d'acide +chlorhydrique pur ensuite. On utilise ainsi la diffrence des +solubilits des deux chlorures, celui de radium tant moins soluble que +celui de baryum. + +Au dbut du fractionnement on emploie l'eau pure distille. On dissout +le chlorure et l'on amne la dissolution tre sature la temprature +de l'bullition, puis on laisse cristalliser par refroidissement dans +une capsule couverte. Il se forme alors au fond de beaux cristaux +adhrents, et la dissolution sature, surnageante, peut tre facilement +dcante. Si l'on vapore sec un chantillon de cette dissolution, on +trouve que le chlorure obtenu est environ cinq fois moins actif que +celui qui a cristallis. On a ainsi partag le chlorure en deux +portions: A et B, la portion A tant beaucoup plus active que la portion +B. On recommence sur chacun des chlorures A et B la mme opration, et +l'on obtient, avec chacun d'eux, deux portions nouvelles. Quand la +cristallisation est termine, on runit ensemble la fraction la moins +active du chlorure A et la fraction la plus active du chlorure B, ces +deux matires ayant sensiblement la mme activit. On se trouve alors +avoir trois portions que l'on soumet nouveau au mme traitement. + +On ne laisse pas augmenter constamment le nombre des portions. A mesure +que ce nombre augmente, l'activit de la portion la plus soluble va en +diminuant. Quand cette portion n'a plus qu'une activit insignifiante, +on l'limine du fractionnement. Quand on a obtenu le nombre de portions +que l'on dsire, on cesse aussi de fractionner la portion la moins +soluble (la plus riche en radium), et on l'limine du fractionnement. + +On opre avec un nombre constant de portions. Aprs chaque srie +d'oprations, la solution sature provenant d'une portion est verse sur +les cristaux provenant de la portion suivante; mais si, aprs l'une des +sries, on a limin la fraction la plus soluble, aprs la srie +suivante on fera, au contraire, une nouvelle portion avec la fraction la +plus soluble, et l'on liminera les cristaux qui constituent la portion +la plus active. Par la succession alternative de ces deux modes +opratoires on obtient un mcanisme de fractionnement trs rgulier, +dans lequel le nombre des portions et l'activit de chacune d'elles +restent constants, chaque portion tant environ cinq fois plus active +que la suivante, et dans lequel on limine d'un ct ( la queue) un +produit peu prs inactif, tandis que l'on recueille de l'autre ct ( +la tte) un chlorure enrichi en radium. La quantit de matire contenue +dans les portions va, d'ailleurs, ncessairement en diminuant, et les +portions diverses contiennent d'autant moins de matire qu'elles sont +plus actives. + +On oprait au dbut avec six portions, et l'activit du chlorure limin + la queue n'tait que 0,1 de celle de l'uranium. + +Quand on a ainsi limin en grande partie la matire inactive et que les +portions sont devenues petites, on n'a plus intrt liminer une +activit aussi faible; on supprime alors une portion la queue du +fractionnement et l'on ajoute la tte une portion forme avec le +chlorure actif prcdemment recueilli. On recueillera donc maintenant un +chlorure plus riche en radium que prcdemment. On continue appliquer +ce systme jusqu' ce que les cristaux de tte reprsentent du chlorure +de radium pur. Si le fractionnement a t fait d'une faon trs +complte, il reste peine de trs petites quantits de tous les +produits intermdiaires. + +Quand le fractionnement est avanc et que la quantit de matire est +devenue faible dans chaque portion, la sparation par cristallisation +est moins efficace, le refroidissement tant trop rapide et le volume de +solution dcanter trop petit. On a alors intrt additionner l'eau +d'une proportion dtermine d'acide chlorhydrique; cette proportion +devra aller en croissant mesure que le fractionnement avance. + +L'avantage de cette addition consiste augmenter la quantit de la +dissolution, la solubilit des chlorures tant moindre dans l'eau +chlorhydrique que dans l'eau pure. De plus, le fractionnement est alors +trs efficace; la diffrence entre les deux fractions provenant d'un +mme produit est considrable; en employant de l'eau avec beaucoup +d'acide, on a d'excellentes sparations, et l'on peut oprer avec trois +ou quatre portions seulement. On a tout avantage employer ce procd +aussitt que la quantit de matire est devenue assez faible pour que +l'on puisse oprer ainsi sans inconvnients. + +Les cristaux, qui se dposent en solution trs acide, ont la forme +d'aiguilles trs allonges, qui ont absolument le mme aspect pour le +chlorure de baryum et pour le chlorure de radium. Les uns et les autres +sont birfringents. Les cristaux de chlorure de baryum radifre se +dposent incolores, mais, quand la proportion de radium devient +suffisante, ils prennent au bout de quelques heures une coloration +jaune, allant l'orang, quelquefois une belle coloration rose. Cette +coloration disparat par la dissolution. Les cristaux de chlorure de +radium pur ne se colorent pas, ou tout au moins pas aussi rapidement, de +sorte que la coloration parat due la prsence simultane du baryum et +du radium. Le maximum de coloration est obtenu pour une certaine +concentration en radium, et l'on peut, en se basant sur cette proprit, +contrler les progrs du fractionnement. Tant que la portion la plus +active se colore, elle contient une quantit notable de baryum; quand +elle ne se colore plus, et que les portions suivantes se colorent, c'est +que la premire est sensiblement du chlorure de radium pur. + +J'ai remarqu parfois la formation d'un dpt compos de cristaux dont +une partie restait incolore, alors que l'autre partie se colorait. Il +semblait possible de sparer les cristaux incolores par triage, ce qui +n'a pas t essay. + +A la fin du fractionnement, le rapport des activits des portions +successives n'est ni le mme, ni aussi rgulier qu'au dbut; toutefois +il ne se produit aucun trouble srieux dans la marche du fractionnement. + +La prcipitation fractionne d'une solution aqueuse de chlorure de +baryum radifre par l'alcool conduit aussi l'isolement du chlorure de +radium qui se prcipite en premier. Cette mthode que j'employais au +dbut a t ensuite abandonne pour celle qui vient d'tre expose et +qui offre plus de rgularit. Cependant, j'ai encore quelquefois employ +la prcipitation par l'alcool pour purifier le chlorure de radium qui +contient une petite quantit de chlorure de baryum. Ce dernier reste +dans la dissolution alcoolique lgrement aqueuse et peut ainsi tre +enlev. + +M. Giesel, qui, ds la publication de nos premires recherches, s'est +occup de la prparation des corps radioactifs, recommande la sparation +du baryum et du radium par la cristallisation fractionne dans l'eau du +mlange des bromures. J'ai pu constater que ce procd est en effet trs +avantageux, surtout au dbut du fractionnement. + +Quel que soit le procd de fractionnement dont on se sert, il est utile +de le contrler par des mesures d'activit. + +Il est ncessaire de remarquer qu'un compos de radium qui tait +dissous, et que l'on vient de ramener l'tat solide, soit par +prcipitation, soit par cristallisation, possde au dbut une activit +d'autant moins grande qu'il est rest plus longtemps en dissolution. +L'activit augmente ensuite pendant plusieurs mois pour atteindre une +certaine limite, toujours la mme. L'activit finale est cinq ou six +fois plus leve que l'activit initiale. Ces variations, sur lesquelles +je reviendrai plus loin, doivent tre prises en considration pour la +mesure de l'activit. Bien que l'activit finale soit mieux dfinie, il +est plus pratique, au cours d'un traitement chimique, de mesurer +l'activit initiale du produit solide. + +L'activit des substances fortement radioactives est d'un tout autre +ordre de grandeur que celle du minerai dont elles proviennent (elle est +10^6 fois plus grande). Quand on mesure cette radioactivit par la +mthode qui a t expose au dbut de ce travail (appareil _fig._ 1), on +ne peut pas augmenter, au del d'une certaine limite, la charge que l'on +met dans le plateau du quartz. Cette charge, dans nos expriences, tait +de 4000g au maximum, correspondant une quantit d'lectricit dgage +gale 25 units lectrostatiques. Nous pouvons mesurer des activits +qui varient, dans le rapport de 1 4000, en employant toujours la mme +surface pour la substance active. Pour tendre les limites des mesures, +nous faisons varier cette surface dans un rapport connu. La substance +active occupe alors sur le plateau B une zone circulaire centrale de +rayon connu. L'activit n'tant pas, dans ces conditions, exactement +proportionnelle la surface, on dtermine exprimentalement des +coefficients qui permettent de comparer les activits surface active +ingale. + +Quand cette ressource elle-mme est puise, on est oblig d'avoir +recours l'emploi d'crans absorbants et d'autres procds +quivalents sur lesquels je n'insisterai pas ici. Tous ces procds, +plus ou moins imparfaits, suffisent cependant pour guider les +recherches. + +Nous avons aussi mesur le courant qui traverse le condensateur quand il +est mis en circuit avec une batterie de petits accumulateurs et un +galvanomtre sensible. La ncessit de vrifier frquemment la +sensibilit du galvanomtre nous a empchs d'employer cette mthode +pour les mesures courantes. + + +_Dtermination du poids atomique du radium[37]._--Au cours de mon +travail, j'ai, plusieurs reprises, dtermin le poids atomique du +mtal contenu dans des chantillons de chlorure de baryum radifre. +Chaque fois qu' la suite d'un nouveau traitement j'avais une nouvelle +provision de chlorure de baryum radifre traiter, je poussais la +concentration aussi loin que possible, de faon obtenir de 0g,1 0g,5 +de matire contenant presque toute l'activit du mlange. De cette +petite quantit de matire je prcipitais par l'alcool ou l'acide +chlorhydrique quelques milligrammes de chlorure qui taient destins +l'analyse spectrale. + + [37] Mme CURIE, _Comptes rendus_, 13 novembre 1899, aot 1900 et 21 + juillet 1902. + +Grce son excellente mthode, Demaray n'avait besoin que de cette +quantit minime de matire pour obtenir la photographie du spectre de +l'tincelle. Sur le produit qui me restait je faisais une dtermination +de poids atomique. + +J'ai employ la mthode classique qui consiste doser, l'tat de +chlorure d'argent, le chlore contenu dans un poids connu de chlorure +anhydre. Comme exprience de contrle, j'ai dtermin le poids atomique +du baryum par la mme mthode, dans les mmes conditions et avec la mme +quantit de matire, 0g,5 d'abord, 0g,1 seulement ensuite. Les nombres +trouvs taient toujours compris entre 137 et 138. J'ai vu ainsi que +cette mthode donne des rsultats satisfaisants, mme avec une aussi +faible quantit de matire. + +Les deux premires dterminations ont t faites avec des chlorures, +dont l'un tait 230 fois et l'autre 600 fois plus actif que l'uranium. +Ces deux expriences ont donn, la prcision des mesures prs, le mme +nombre que l'exprience faite avec le chlorure de baryum pur. On ne +pouvait donc esprer de trouver une diffrence qu'en employant un +produit beaucoup plus actif. L'exprience suivante a t faite avec un +chlorure dont l'activit tait environ 3500 fois plus grande que celle +de l'uranium; cette exprience permit, pour la premire fois, +d'apercevoir une diffrence petite, mais certaine; je trouvais, pour le +poids atomique moyen du mtal contenu dans ce chlorure, le nombre 140, +qui indiquait que le poids atomique du radium devait tre plus lev que +celui du baryum. En employant des produits de plus en plus actifs et +prsentant le spectre du radium avec une intensit croissante, je +constatais que les nombres obtenus allaient aussi en croissant, comme on +peut le voir dans le Tableau suivant (A indique l'activit du chlorure, +celle de l'uranium tant prise comme unit; M le poids atomique trouv): + + A. M. + 3500 140 le spectre du radium est trs faible + 4700 141 + + 7500 145,8 { le spectre du radium est fort, mais celui du + { baryum domine de beaucoup + Ordre } 173,8 { les deux spectres ont une importance + de } { peu prs gale + grandeur, } 225 { le baryum n'est prsent qu' l'tat de + 10^6. } { trace. + +Les nombres de la colonne A ne doivent tre considrs que comme une +indication grossire. L'apprciation de l'activit des corps fortement +radioactifs est, en effet, difficile, pour diverses raisons dont il sera +question plus loin. + +A la suite des traitements dcrits plus haut, j'ai obtenu, en mars 1902, +0g,12 d'un chlorure de radium, dont Demaray a bien voulu faire +l'analyse spectrale. Ce chlorure de radium, d'aprs l'opinion de +Demaray, tait sensiblement pur; cependant son spectre prsentait +encore les trois raies principales du baryum avec une intensit notable. + +J'ai fait avec ce chlorure quatre dterminations successives dont voici +les rsultats: + + Chlorure + de radium Chlorure + anhydre. d'argent. M. + + I 0,1150 0,1130 220,7 + II 0,1148 0,1119 223,0 + III 0,11135 0,1086 222,8 + IV 0,10925 0,10645 223,1 + +J'ai entrepris alors une nouvelle purification de ce chlorure, et je +suis arrive obtenir une matire beaucoup plus pure encore, dans le +spectre de laquelle les deux raies les plus fortes du baryum sont trs +faibles. tant donne la sensibilit de la raction spectrale du baryum, +Demaray estime que ce chlorure purifi ne contient que des traces +minimes de baryum incapables d'influencer d'une faon apprciable le +poids atomique. J'ai fait trois dterminations avec ce chlorure de +radium parfaitement pur. Voici les rsultats: + + Chlorure + de radium Chlorure + anhydre. d'argent. M. + + I 0,09192 0,08890 225,3 + II 0,08936 0,08627 225,8 + III 0,08839 0,08589 224,0 + +Ces nombres donnent une moyenne de 225. Ils ont t calculs, de mme +que les prcdents, en considrant le radium comme un lment bivalent, +dont le chlorure a la formule RaCl_{2}, et en adoptant pour l'argent et +le chlore les nombres Ag = 107,8; Cl = 35,4. + +Il rsulte de ces expriences que le poids atomique du radium est +Ra=225. Je considre ce nombre comme exact une unit prs. + +Les peses taient faites avec une balance apriodique Curie, +parfaitement rgle, prcise au vingtime de milligramme. Cette balance, + lecture directe, permet de faire des peses trs rapides, ce qui est +une condition essentielle pour la pese des chlorures anhydres de radium +et de baryum, qui absorbent lentement de l'eau, malgr la prsence de +corps desschants dans la balance. Les matires peser taient places +dans un creuset de platine; ce creuset tait en usage depuis longtemps, +et j'ai vrifi que son poids ne variait pas d'un dixime de milligramme +au cours d'une opration. + +Le chlorure hydrat obtenu par cristallisation tait introduit dans le +creuset et chauff l'tuve pour tre transform en chlorure anhydre. +L'exprience montre que, lorsque le chlorure a t maintenu quelques +heures 100, son poids ne varie plus, mme lorsqu'on fait monter la +temprature 200 et qu'on l'y maintient pendant quelques heures. Le +chlorure anhydre ainsi obtenu constitue donc un corps parfaitement +dfini. + +Voici une srie de mesures relatives ce sujet: le chlorure (1dg) +est sch l'tuve 55 et plac dans un exsiccateur sur de l'acide +phosphorique anhydre; il perd alors du poids trs lentement, ce qui +prouve qu'il contient encore de l'eau; pendant 12 heures, la perte a t +de 3mg. On reporte le chlorure dans l'tuve et on laisse la temprature +monter 100. Pendant cette opration, le chlorure perd 6mg,3. Laiss +dans l'tuve pendant 3 heures 15 minutes, il perd encore 2mg,5. On +maintient la temprature pendant 45 minutes entre 100 et 120, ce qui +entrane une perte de poids de 0mg,1. Laiss ensuite 30 minutes 125, +le chlorure ne perd rien. Maintenu ensuite pendant 30 minutes 150, il +perd 0mg,1. Enfin, chauff pendant 4 heures 200, il prouve une perte +de poids de 0mg,15. Pendant toutes ces oprations, le creuset a vari +de 0mg,05. + +Aprs chaque dtermination de poids atomique, le radium tait ramen +l'tat de chlorure de la manire suivante: la liqueur contenant aprs le +dosage l'azotate de radium et l'azotate d'argent en excs tait +additionne d'acide chlorhydrique pur, on sparait le chlorure d'argent +par filtration; la liqueur tait vapore sec plusieurs fois avec un +excs d'acide chlorhydrique pur. L'exprience montre qu'on peut ainsi +liminer compltement l'acide azotique. + +Le chlorure d'argent du dosage tait toujours radioactif et lumineux. Je +me suis assure qu'il n'avait pas entran de quantit pondrable de +radium, en dterminant la quantit d'argent qui y tait contenue. A cet +effet, le chlorure d'argent fondu contenu dans le creuset tait rduit +par l'hydrogne rsultant de la dcomposition de l'acide chlorhydrique +tendu par le zinc; aprs lavage, le creuset tait pes avec l'argent +mtallique qui y tait contenu. + +J'ai constat galement, dans une exprience, que le poids du chlorure +de radium rgnr tait retrouv le mme qu'avant l'opration. Dans +d'autres expriences, je n'attendais pas, pour commencer une nouvelle +opration, que toutes les eaux de lavage fussent vapores. + +Ces vrifications ne comportent pas la mme prcision que les +expriences directes; elles ont permis toutefois de s'assurer qu'aucune +erreur notable n'a t commise. + +D'aprs ses proprits chimiques, le radium est un lment de la srie +des alcalino-terreux. Il est dans cette srie l'homologue suprieur du +baryum. + +D'aprs son poids atomique, le radium vient se placer galement, dans le +Tableau de Mendeleeff, la suite du baryum dans la colonne des mtaux +alcalino-terreux et sur la range qui contient dj l'uranium et le +thorium. + + +_Caractres des sels de radium._--Les sels de radium: chlorure, azotate, +carbonate, sulfate, ont le mme aspect que ceux de baryum, quand ils +viennent d'tre prpars l'tat solide, mais tous les sels de radium +se colorent avec le temps. + +Les sels de radium sont tous lumineux dans l'obscurit. + +Par leurs proprits chimiques, les sels de radium sont absolument +analogues aux sels correspondants de baryum. Cependant le chlorure de +radium est moins soluble que celui de baryum; la solubilit des azotates +dans l'eau semble tre sensiblement la mme. + +Les sels de radium sont le sige d'un dgagement de chaleur spontan et +continu. + +Le chlorure de radium pur est paramagntique. Son coefficient +d'aimantation spcifique K (rapport du moment magntique de l'unit de +masse l'intensit du champ) a t mesur par MM. P. Curie et C. +Chneveau au moyen d'un appareil tabli par ces deux physiciens[38]. Ce +coefficient a t mesur par comparaison avec celui de l'eau et corrig +de l'action du magntisme de l'air. On a trouv ainsi + + K = 1,05 10^{-6}. + +Le chlorure de baryum pur est diamagntique, son coefficient +d'aimantation spcifique est + + K = - 0,40 10^{-6}. + + [38] _Socit de Physique_, 3 avril 1903. + +On trouve d'ailleurs, conformment aux rsultats prcdents, qu'un +chlorure de baryum radifre contenant environ 17 pour 100 de chlorure de +radium est diamagntique et possde un coefficient spcifique + + K = - 0,20 10^{-6}[39]. + + [39] En 1899, M. St. Meyer a annonc que le carbonate de baryum + radifre tait paramagntique (_Wied. Ann._, t. LXVIII). Cependant M. + Meyer avait opr avec un produit trs peu riche en radium, et ne + contenant probablement que 1/1000 de sel de radium. Ce produit aurait + d se montrer diamagntique. Il est probable que ce corps contenait + une petite impuret ferrifre. + + +_Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire._--Nous avons cherch +nous assurer si le chlorure de baryum du commerce ne contenait pas de +petites quantits de chlorure de radium inapprciables notre appareil +de mesures. Pour cela, nous avons entrepris le fractionnement d'une +grande quantit de chlorure de baryum du commerce, esprant concentrer +par ce procd la trace de chlorure de radium si elle s'y trouvait. + +50kg de chlorure de baryum du commerce ont t dissous dans l'eau; la +dissolution a t prcipite par de l'acide chlorhydrique exempt d'acide +sulfurique, ce qui a fourni 20kg de chlorure prcipit. Celui-ci a t +dissous dans l'eau et prcipit partiellement par l'acide chlorhydrique, +ce qui a donn 8kg,5 de chlorure prcipit. Ce chlorure a t soumis +la mthode de fractionnement employe pour le chlorure de baryum +radifre, et l'on a limin la tte du fractionnement 10g de chlorure +correspondant la portion la moins soluble. Ce chlorure ne montrait +aucune radioactivit dans notre appareil de mesures; il ne contenait +donc pas de radium; ce corps est, par suite, absent des minerais qui +fournissent le baryum. + + + + +CHAPITRE III. + +RAYONNEMENT DES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES. + + +_Procds d'tude du rayonnement._--Pour tudier le rayonnement mis par +les substances radioactives, on peut se servir de l'une quelconque des +proprits de ce rayonnement. On peut donc utiliser soit l'action des +rayons sur les plaques photographiques, soit leur proprit d'ioniser +l'air et de le rendre conducteur, soit encore leur facult de provoquer +la fluorescence de certaines substances. En parlant dornavant de ces +diverses manires d'oprer, j'emploierai, pour abrger, les expressions: +mthode radiographique, mthode lectrique, mthode fluoroscopique. + +Les deux premires ont t employes ds le dbut pour l'tude des +rayons uraniques; la mthode fluoroscopique ne peut s'appliquer qu'aux +substances nouvelles, fortement radioactives, car les substances +faiblement radioactives telles que l'uranium et le thorium ne produisent +pas de fluorescence apprciable. La mthode lectrique est la seule qui +comporte des mesures d'intensit prcises; les deux autres sont surtout +propres donner ce point de vue des rsultats qualitatifs et ne +peuvent fournir que des mesures d'intensit grossires. Les rsultats +obtenus avec les trois mthodes considres ne sont jamais que trs +grossirement comparables entre eux et peuvent ne pas tre comparables +du tout. La plaque sensible, le gaz qui s'ionise, l'cran fluorescent +sont autant de rcepteurs auxquels on demande d'absorber l'nergie du +rayonnement et de la transformer en un autre mode d'nergie: nergie +chimique, nergie ionique ou nergie lumineuse. Chaque rcepteur absorbe +une fraction du rayonnement qui dpend essentiellement de sa nature. On +verra d'ailleurs plus loin que le rayonnement est complexe; les portions +du rayonnement absorbes par les diffrents rcepteurs peuvent diffrer +entre elles quantitativement et qualitativement. Enfin, il n'est ni +vident, ni mme probable, que l'nergie absorbe soit entirement +transforme par le rcepteur en la forme que nous dsirons observer; une +partie de cette nergie peut se trouver transforme en chaleur, en +mission de rayonnements secondaires qui, suivant le cas, seront ou ne +seront pas utiliss pour la production du phnomne observ, en action +chimique diffrente de celle que l'on observe, etc., et, l encore, +l'effet utile du rcepteur, pour le but que nous nous proposons, dpend +essentiellement de la nature de ce rcepteur. + +Comparons deux chantillons radioactifs dont l'un contient du radium et +l'autre du polonium, et qui sont galement actifs dans l'appareil +plateaux de la figure 1. Si l'on recouvre chacun d'eux d'une feuille +mince d'aluminium, le second paratra considrablement moins actif que +le premier, et il en sera de mme si on les place sous le mme cran +fluorescent, quand ce dernier est assez pais, ou qu'il est plac une +certaine distance des deux substances radioactives. + + +_nergie du rayonnement._--Quelle que soit la mthode de recherches +employe, on trouve toujours que l'nergie du rayonnement des substances +radioactives nouvelles est considrablement plus grande que celle de +l'uranium et du thorium. C'est ainsi que, petite distance, une plaque +photographique est impressionne, pour ainsi dire, instantanment, alors +qu'une pose de 24 heures est ncessaire quand on opre avec l'uranium +et le thorium. Un cran fluorescent est vivement illumin au contact des +substances radioactives nouvelles, alors qu'aucune trace de luminosit +ne se voit avec l'uranium et le thorium. Enfin, l'action ionisante sur +l'air est aussi considrablement plus intense, dans le rapport de 10^6 +environ. Mais il n'est, vrai dire, plus possible d'valuer +l'_intensit totale du rayonnement_, comme pour l'uranium, par la +mthode lectrique dcrite au dbut (_fig._ 1). En effet, dans le cas de +l'uranium, par exemple, le rayonnement est trs approximativement +absorb dans la couche d'air qui spare les plateaux, et le courant +limite est atteint pour une tension de 100 volts. Mais il n'en est plus +de mme pour les substances fortement radioactives. Une partie du +rayonnement du radium est constitue par des rayons trs pntrants qui +traversent le condensateur et les plateaux mtalliques, et ne sont +nullement utiliss ioniser l'air entre les plateaux. De plus le +courant limite ne peut pas toujours tre obtenu pour les tensions dont +on dispose; c'est ainsi que, pour le polonium trs actif, le courant est +encore proportionnel la tension entre 100 et 500 volts. Les conditions +exprimentales qui donnent la mesure une signification simple ne sont +donc pas ralises, et, par suite, les nombres obtenus ne peuvent tre +considrs comme donnant la mesure du rayonnement total; ils ne +constituent, ce point de vue, qu'une approximation grossire. + + +_Nature complexe du rayonnement._--Les travaux de divers physiciens (MM. +Becquerel, Meyer et von Schweidler, Giesel, Villard, Rutherford, M. et +Mme Curie) ont montr que le rayonnement des substances radioactives est +un rayonnement trs complexe. Il convient de distinguer trois espces de +rayons que je dsignerai, suivant la notation adopte par M. Rutherford, +par les lettres #a#, #b# et #g#. + +1 Les rayons #a# sont des rayons trs peu pntrants qui semblent +constituer la plus grosse partie de rayonnement. Ces rayons sont +caractriss par les lois suivant lesquelles ils sont absorbs par la +matire. Le champ magntique agit trs faiblement sur ces rayons, et on +les a considrs tout d'abord comme insensibles l'action de ce champ. +Cependant, dans un champ magntique intense, les rayons #a# sont +lgrement dvis; la dviation se produit de la mme manire que dans +le cas des rayons cathodiques, mais le sens de la dviation est +renvers; il est le mme que pour les rayons canaux des tubes de +Crookes. + +2 Les rayons #b# sont des rayons moins absorbables dans leur ensemble +que les prcdents. Ils sont dvis par un champ magntique de la mme +manire et dans le mme sens que les rayons cathodiques. + +3 Les rayons #g# sont des rayons pntrants insensibles l'action du +champ magntique et comparables aux rayons de Rntgen. + +Les rayons d'un mme groupe peuvent avoir un pouvoir de pntration qui +varie dans des limites trs tendues, comme cela a t prouv pour les +rayons #b#. + +Imaginons l'exprience suivante: le radium R est plac au fond d'une +petite cavit profonde creuse dans un bloc de plomb P (_fig._ 4). Un +faisceau de rayons rectiligne et peu panoui s'chappe de la cuve. +Supposons que, dans la rgion qui entoure la cuve, on tablisse un champ +magntique uniforme, trs intense, normal au plan de la figure et dirig +vers l'arrire de ce plan. Les trois groupes de rayons #a#, #b#, #g# se +trouveront spars. Les rayons #g# peu intenses continuent leur trajet +rectiligne sans trace de dviation. Les rayons #b# sont dvis la +faon de rayons cathodiques et dcrivent dans le plan de la figure des +trajectoires circulaires dont le rayon varie dans des limites tendues. +Si la cuve est place sur une plaque photographique AC, la portion BC +de la plaque qui reoit les rayons #b# est impressionne. Enfin, les +rayons #a# forment un faisceau trs intense qui est dvi lgrement et +qui est assez rapidement absorb par l'air. Ces rayons dcrivent, dans +le plan de la figure, une trajectoire dont le rayon de courbure est trs +grand, le sens de la dviation tant l'inverse de celui qui a lieu pour +les rayons #b#. + +[Illustration: Fig. 4.] + +Si l'on recouvre la cuve d'un cran mince en aluminium, (0mm,1 +d'paisseur), les rayons #a# sont en trs grande partie supprims, les +rayons #b# le sont bien moins et les rayons #g# ne semblent pas absorbs +notablement. + +L'exprience que je viens de dcrire n'a pas t ralise sous cette +forme, et l'on verra dans la suite quelles sont les expriences qui +montrent l'action du champ magntique sur les divers groupes de rayons. + + +_Action du champ magntique._--On a vu que les rayons mis par les +substances radioactives ont un grand nombre de proprits communes aux +rayons cathodiques et aux rayons Rntgen. Aussi bien les rayons +cathodiques que les rayons Rntgen ionisent l'air, agissent sur les +plaques photographiques, excitent la fluorescence, n'prouvent pas de +rflexion rgulire. Mais les rayons cathodiques diffrent des rayons +Rntgen en ce qu'ils sont dvis de leur trajet rectiligne par l'action +du champ magntique et en ce qu'ils transportent des charges +d'lectricit ngative. + +Le fait que le champ magntique agit sur les rayons mis par les +substances radioactives a t dcouvert presque simultanment par MM. +Giesel, Meyer et von Schweidler et Becquerel[40]. Ces physiciens ont +reconnu que les rayons des substances radioactives sont dvis par le +champ magntique de la mme faon et dans le mme sens que les rayons +cathodiques; leurs observations se rapportaient aux rayons #b#. + + [40] GIESEL, _Wied. Ann._, 2 novembre 1899.--MEYER et VON SCHWEIDLER, + _Acad. Anzeiger Wien_, 3 et 9 novembre 1899.--BECQUEREL, _Comptes + rendus_, 11 dcembre 1899. + +M. Curie a montr que le rayonnement du radium comporte deux groupes de +rayons bien distincts, dont l'un est facilement dvi par le champ +magntique (rayons #b#) alors que l'autre reste insensible l'action de +ce champ (rayons #a# et #g# dont l'ensemble tait dsign par le nom de +rayons non dviables)[41]. + + [41] P. CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +M. Becquerel n'a pas observ d'mission de rayons genre cathodique par +les chantillons de polonium prpars par nous. C'est, au contraire, sur +un chantillon de polonium, prpar par lui, que M. Giesel a observ +pour la premire fois l'effet du champ magntique. De tous les +chantillons de polonium, prpars par nous, aucun n'a jamais donn lieu + une mission de rayons genre cathodique. + +Le polonium de M. Giesel n'met des rayons genre cathodique que quand il +est rcemment prpar, et il est probable que l'mission est due au +phnomne de radioactivit induite dont il sera question plus loin. + +Voici les expriences qui prouvent qu'une partie du rayonnement du +radium et une partie seulement est constitue par des rayons facilement +dviables (rayons #b#). Ces expriences ont t faites par la mthode +lectrique[42]. + + [42] P. CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +[Illustration: Fig. 5.] + +Le corps radioactif (_fig._ 5) envoie des radiations suivant la +direction AD entre les plateaux P et P'. Le plateau P est maintenu au +potentiel de 500 volts, le plateau P' est reli un lectromtre et +un quartz pizolectrique. On mesure l'intensit du courant qui passe +dans l'air sous l'influence des radiations. On peut volont tablir le +champ magntique d'un lectro-aimant normalement au plan de la figure +dans toute la rgion EEEE. Si les rayons sont dvis, mme faiblement, +ils ne pntrent plus entre les plateaux, et le courant est supprim. +La rgion o passent les rayons est entoure par les masses de plomb B, +B', B" et par les armatures de l'lectro-aimant; quand les rayons sont +dvis, ils sont absorbs par les masses de plomb B et B'. + +Les rsultats obtenus dpendent essentiellement de la distance AD du +corps radiant A l'entre du condensateur en D. Si la distance AD est +assez grande (suprieure 7cm), la plus grande partie (90 pour 100 +environ) des rayons du radium qui arrivent au condensateur sont dvis +et supprims pour un champ de 2500 units. Ces rayons sont des rayons +#b#. Si la distance AD est plus faible que 65mm, une partie moins +importante des rayons est dvie par l'action du champ; cette partie est +d'ailleurs dj compltement dvie par un champ de 2500 units, et la +proportion de rayons supprims n'augmente pas quand on fait crotre le +champ de 2500 7000 units. + +La proportion des rayons non supprims par le champ est d'autant plus +grande que la distance AD entre le corps radiant et le condensateur est +plus petite. Pour les distances faibles les rayons qui peuvent tre +dvis facilement ne constituent plus qu'une trs faible fraction du +rayonnement total. + +Les rayons pntrants sont donc, en majeure partie, des rayons dviables +genre cathodique (rayons #b#). + +Avec le dispositif exprimental qui vient d'tre dcrit, l'action du +champ magntique sur les rayons #a# ne pouvait gure tre observe pour +les champs employs. Le rayonnement trs important, en apparence non +dviable, observ petite distance de la source radiante, tait +constitu par les rayons #a#; le rayonnement non dviable observ +grande distance tait constitu par les rayons #g#. + +Lorsque l'on tamise le faisceau au travers d'une lame absorbante +(aluminium ou papier noir), les rayons qui passent sont presque tous +dvis par le champ, de telle sorte qu' l'aide de l'cran et du champ +magntique presque tout le rayonnement est supprim dans le +condensateur, ce qui reste n'tant alors d qu'aux rayons #g#, dont la +proportion est faible. Quant aux rayons #a#, ils sont absorbs par +l'cran. + +Une lame d'aluminium de 1/100 de millimtre d'paisseur suffit pour +supprimer presque tous les rayons difficilement dviables, quand la +substance est assez loin du condensateur; pour des distances plus +petites (34mm et 51mm), deux feuilles d'aluminium au 1/100 sont +ncessaires pour obtenir ce rsultat. + +On a fait des mesures semblables sur quatre substances radifres +(chlorures ou carbonates) d'activit trs diffrente; les rsultats +obtenus ont t trs analogues. + +On peut remarquer que, pour tous les chantillons, les rayons pntrants +dviables l'aimant (rayons #b#) ne sont qu'une faible partie du +rayonnement total; ils n'interviennent que pour une faible part dans les +mesures o l'on utilise le rayonnement intgral pour produire la +conductibilit de l'air. + +On peut tudier la radiation mise par le polonium par la mthode +lectrique. Quand on fait varier la distance AD du polonium au +condensateur, on n'observe d'abord aucun courant tant que la distance +est assez grande; quand on rapproche le polonium, on observe que, pour +une certaine distance qui tait de 4cm pour l'chantillon tudi, le +rayonnement se fait trs brusquement sentir avec une assez grande +intensit; le courant augmente ensuite rgulirement si l'on continue +rapprocher le polonium, mais le champ magntique ne produit pas d'effet +apprciable dans ces conditions. Il semble que le rayonnement du +polonium soit dlimit dans l'espace et dpasse peine dans l'air une +sorte de gaine entourant la substance sur l'paisseur de quelques +centimtres. + +Il convient de faire des rserves gnrales importantes sur la +signification des expriences que je viens de dcrire. Quand j'indique +la proportion des rayons dvis par l'aimant, il s'agit seulement des +radiations susceptibles d'actionner un courant dans le condensateur. En +employant comme ractif des rayons de Becquerel la fluorescence ou +l'action sur les plaques photographiques, la proportion serait +probablement diffrente, une mesure d'intensit n'ayant gnralement un +sens que pour la mthode de mesures employe. + +Les rayons du polonium sont des rayons du genre #a#. Dans les +expriences que je viens de dcrire, on n'a observ aucun effet du champ +magntique sur ces rayons, mais le dispositif exprimental tait tel +qu'une faible dviation passait inaperue. + +Des expriences faites par la mthode radiographique ont confirm les +rsultats de celles qui prcdent. En employant le radium comme source +radiante, et en recevant l'impression sur une plaque parallle au +faisceau primitif et normale au champ, on obtient la trace trs nette de +deux faisceaux spars par l'action du champ, l'un dvi, l'autre non +dvi. Les rayons #b# constituent le faisceau dvi; les rayons #a# +tant peu dvis se confondent sensiblement avec le faisceau non dvi +des rayons #g#. + + +_Rayons dviables #b#_.--Il rsultait des expriences de MM. Giesel +et de MM. Meyer et von Schweidler que le rayonnement des corps +radioactifs est au moins en partie dvi par un champ magntique, +et que la dviation se fait comme pour les rayons cathodiques. M. +Becquerel a tudi l'action du champ sur les rayons par la mthode +radiographique[43]. Le dispositif exprimental employ tait celui de la +figure 4. Le radium tait plac dans la cuve en plomb P, et cette cuve +tait pose sur la face sensible d'une plaque photographique AC +enveloppe de papier noir. Le tout tait plac entre les ples d'un +lectro-aimant, le champ magntique tant normal au plan de la figure. + + [43] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 206, 372, 810. + +Si le champ est dirig vers l'arrire de ce plan, la partie BC de la +plaque se trouve impressionne par des rayons qui, ayant dcrit des +trajectoires circulaires, sont rabattus sur la plaque et viennent la +couper angle droit. Ces rayons sont des rayons #b#. + +M. Becquerel a montr que l'impression constitue une large bande +diffuse, vritable spectre continu, montrant que le faisceau de rayons +dviables mis par la source est constitu par une infinit de +radiations ingalement dviables. Si l'on recouvre la glatine de la +plaque de divers crans absorbants (papier, verre, mtaux), une portion +du spectre se trouve supprime, et l'on constate que les rayons les plus +dvis par le champ magntique, autrement dit ceux qui donnent la plus +petite valeur du rayon de la trajectoire circulaire, sont le plus +fortement absorbs. Pour chaque cran l'impression sur la plaque ne +commence qu' une certaine distance de la source radiante, cette +distance tant d'autant plus grande que l'cran est plus absorbant. + + +_Charge des rayons dviables._--Les rayons cathodiques sont, comme l'a +montr M. Perrin, chargs d'lectricit ngative[44]. De plus ils +peuvent, d'aprs les expriences de M. Perrin et de M. Lenard[45], +transporter leur charge travers des enveloppes mtalliques runies +la terre et travers des lames isolantes. En tout point, o les rayons +cathodiques sont absorbs, se fait un dgagement continu d'lectricit +ngative. Nous avons constat qu'il en est de mme pour les rayons +dviables #b# du radium. _Les rayons dviables_ #b# _du radium sont +chargs d'lectricit ngative_[46]. + + [44] _Comptes rendus_, t. CXXI, p. 1130. _Annales de Chimie et de + Physique_, t. II, 1897. + + [45] LENARD, _Wied. Ann._, t. LXIV, p. 279. + + [46] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 5 mars 1900. + + talons la substance radioactive sur l'un des plateaux d'un + condensateur, ce plateau tant reli mtalliquement la terre; le + second plateau est reli un lectromtre, il reoit et absorbe les + rayons mis par la substance. Si les rayons sont chargs, on doit + observer une arrive continue d'lectricit l'lectromtre. Cette + exprience, ralise dans l'air, ne nous a pas permis de dceler une + charge des rayons, mais l'exprience ainsi faite n'est pas sensible. + L'air entre les plateaux tant rendu conducteur par les rayons, + l'lectromtre n'est plus isol et ne peut accuser que des charges + assez fortes. + + Pour que les rayons #a# ne puissent apporter de trouble dans + l'exprience, on peut les supprimer en recouvrant la source radiante + d'un cran mtallique mince; le rsultat de l'exprience n'est pas + modifi[47]. + + [47] A vrai dire, dans ces expriences, on observe toujours une + dviation l'lectromtre, mais il est facile de se rendre compte que + ce dplacement est un effet de la force lectromotrice de contact qui + existe entre le plateau reli l'lectromtre et les conducteurs + voisins; cette force lectromotrice fait dvier l'lectromtre, grce + la conductibilit de l'air soumis au rayonnement du radium. + +Nous avons sans plus de succs rpt cette exprience dans l'air en +faisant pntrer les rayons dans l'intrieur d'un cylindre de Faraday en +relation avec l'lectromtre[48]. + + [48] Le dispositif du cylindre de Faraday n'est pas ncessaire, mais + il pourrait prsenter quelques avantages dans le cas o il se + produirait une forte diffusion des rayons par les parois frappes. On + pourrait esprer ainsi recueillir et utiliser ces rayons diffuss, + s'il y en a. + +On pouvait dj se rendre compte, d'aprs les expriences qui prcdent, +que la charge des rayons du produit radiant employ tait faible. + +Pour constater un faible dgagement d'lectricit sur le conducteur qui +absorbe les rayons, il faut que ce conducteur soit bien isol +lectriquement; pour obtenir ce rsultat, il est ncessaire de le mettre + l'abri de l'air, soit en le plaant dans un tube avec un vide trs +parfait, soit en l'entourant d'un bon dilectrique solide. C'est ce +dernier dispositif que nous avons employ. + +Un disque conducteur MM (_fig._ 6) est reli par la tige mtallique _t_ + l'lectromtre; disque et tige sont compltement entours de matire +isolante _iiii_; le tout est recouvert d'une enveloppe mtallique EEEE +qui est en communication lectrique avec la terre. Sur l'une des faces +du disque, l'isolant _pp_ et l'enveloppe mtallique sont trs minces. +C'est cette face qui est expose au rayonnement du sel de baryum +radifre R, plac l'extrieur dans une auge en plomb[49]. Les rayons +mis par le radium traversent l'enveloppe mtallique et la lame isolante +_pp_, et sont absorbs par le disque mtallique MM. Celui-ci est alors +le sige d'un dgagement continu et constant d'lectricit ngative que +l'on constate l'lectromtre et que l'on mesure l'aide du quartz +pizolectrique. + + [49] L'enveloppe isolante doit tre parfaitement continue. Toute + fissure remplie d'air allant du conducteur intrieur jusqu' + l'enveloppe mtallique est une cause de courant d aux forces + lectromotrices de contact utilisant la conductibilit de l'air sous + l'action du radium. + +[Illustration: Fig. 6.] + +Le courant ainsi cr est trs faible. Avec du chlorure de baryum +radifre trs actif formant une couche de 2cm2,5 de surface et de +0cm,2 d'paisseur, on obtient un courant de l'ordre de grandeur de +10^{-11} ampre, les rayons utiliss ayant travers, avant d'tre +absorbs par le disque MM, une paisseur d'aluminium de 0mm,01 et une +paisseur d'bonite de 0mm,3. + +Nous avons employ successivement du plomb, du cuivre et du zinc pour le +disque MM, de l'bonite et de la paraffine pour l'isolant; les rsultats +obtenus ont t les mmes. + +Le courant diminue quand on loigne la source radiante R, ou quand on +emploie un produit moins actif. + +Nous avons encore obtenu les mmes rsultats en remplaant le disque MM +par un cylindre de Faraday rempli d'air, mais envelopp extrieurement +par une matire isolante. L'ouverture du cylindre, ferme par la plaque +isolante mince _pp_, tait alors en face de la source radiante. + +Enfin nous avons fait l'exprience inverse, qui consiste placer l'auge +de plomb avec le radium au milieu de la matire isolante et en relation +avec l'lectromtre (_fig._ 7), le tout tant envelopp par l'enceinte +mtallique relie la terre. + +[Illustration: Fig. 7.] + +Dans ces conditions, on observe l'lectromtre que le radium prend une +charge positive et gale en grandeur la charge ngative de la premire +exprience. Les rayons du radium traversent la plaque dilectrique mince +_pp_ et quittent le conducteur intrieur en emportant de l'lectricit +ngative. + +Les rayons #a# du radium n'interviennent pas dans ces expriences, tant +absorbs presque totalement par une paisseur extrmement faible de +matire. La mthode qui vient d'tre dcrite ne convient pas non plus +pour l'tude de la charge des rayons du polonium, ces rayons tant +galement trs peu pntrants. Nous n'avons observ aucun indice de +charge avec du polonium, qui met seulement des rayons #a#; mais, pour +la raison qui prcde, on ne peut tirer de cette exprience aucune +conclusion. + +Ainsi, dans le cas des rayons dviables #b# du radium, comme dans le cas +des rayons cathodiques, les rayons transportent de l'lectricit. Or, +jusqu'ici on n'a jamais reconnu l'existence de charges lectriques non +lies la matire. On est donc amen se servir, dans l'tude de +l'mission des rayons dviables #b# du radium, de la mme thorie que +celle actuellement en usage pour l'tude des rayons cathodiques. Dans +cette thorie balistique, qui a t formule par Sir W. Crookes, puis +dveloppe et complte par M. J.-J. Thompson, les rayons cathodiques +sont constitus par des particules extrmement tnues qui sont lances +partir de la cathode avec une trs grande vitesse, et qui sont charges +d'lectricit ngative. On peut de mme concevoir que le radium envoie +dans l'espace des particules charges ngativement. + +Un chantillon de radium renferm dans une enveloppe solide, mince, +parfaitement isolante, doit se charger spontanment un potentiel trs +lev. Dans l'hypothse balistique le potentiel augmenterait, jusqu' ce +que la diffrence de potentiel avec les conducteurs environnants devnt +suffisante pour empcher l'loignement des particules lectrises mises +et amener leur retour la source radiante. + +Nous avons ralis par hasard l'exprience dont il est question ici. Un +chantillon de radium trs actif tait enferm depuis longtemps dans une +ampoule de verre. Pour ouvrir l'ampoule, nous avons fait avec un couteau + verre un trait sur le verre. A ce moment nous avons entendu nettement +le bruit d'une tincelle, et en observant ensuite l'ampoule la loupe, +nous avons aperu que le verre avait t perfor par une tincelle +l'endroit o il s'tait trouv aminci par le trait. Le phnomne qui +s'est produit l est exactement comparable la rupture du verre d'une +bouteille de Leyde trop charge. + +Le mme phnomne s'est reproduit avec une autre ampoule. De plus, au +moment o l'tincelle a clat, M. Curie qui tenait l'ampoule ressentit +dans les doigts la secousse lectrique due la dcharge. + +Certains verres ont de bonnes proprits isolantes. Si l'on enferme le +radium dans une ampoule de verre scelle et bien isolante, on peut +s'attendre ce que cette ampoule un moment donn se perce +spontanment. + +_Le radium est le premier exemple d'un corps qui se charge spontanment +d'lectricit._ + + +_Action du champ lectrique sur les rayons dviables_ #b# _du +radium_.--Les rayons dviables #b# du radium tant assimils des +rayons cathodiques doivent tre dvis par un champ lectrique de la +mme faon que ces derniers, c'est--dire comme le serait une particule +matrielle charge ngativement et lance dans l'espace avec une grande +vitesse. L'existence de cette dviation a t montre, d'une part, par +M. Dorn[50], d'autre part, par M. Becquerel[51]. + + [50] DORN, _Abh. Halle_, mars 1900. + + [51] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 819. + +Considrons un rayon qui traverse l'espace situ entre les deux plateaux +d'un condensateur. Supposons la direction du rayon parallle aux +plateaux. Quand on tablit entre ces derniers un champ lectrique, le +rayon est soumis l'action de ce champ uniforme sur toute la longueur +du trajet dans le condensateur, soit _l_. En vertu de cette action le +rayon est dvi vers le plateau positif et dcrit un arc de parabole; en +sortant du champ il continue son chemin en ligne droite suivant la +tangente l'arc de parabole au point de sortie. On peut recevoir le +rayon sur une plaque photographique normale sa direction primitive. On +observe l'impression produite sur la plaque quand le champ est nul et +quand le champ a une valeur connue, et l'on dduit de l la valeur de la +dviation #d#, qui est la distance des points, o la nouvelle direction +du rayon et sa direction primitive rencontrent un mme plan normal la +direction primitive. Si _h_ est la distance de ce plan au condensateur, +c'est--dire la limite du champ, on a, par un calcul simple, + + _e_F_l_(_l_/2 + _h_) + #d# = ---------------------, + _mv_^2 + +_m_ tant la masse de la particule en mouvement, _e_ sa charge, _v_ sa +vitesse et F la valeur du champ. + +Les expriences de M. Becquerel lui ont permis de donner une valeur +approche de #d#. + + +_Rapport de la charge la masse pour une particule, charge +ngativement, mise par le radium._--Quand une particule matrielle, +ayant la masse _m_ et la charge ngative _e_, est lance avec une +vitesse _v_ dans un champ magntique uniforme normal sa vitesse +initiale, cette particule dcrit dans un plan normal au champ et passant +par sa vitesse initiale un arc de cercle de rayon #r# tel que, H tant +la valeur du champ, on a la relation + + _m_ + H#r# = ----- _v_. + _e_ + +Si l'on a mesur pour un mme rayon la dviation lectrique #d# et le +rayon de courbure #r# dans un champ magntique, on pourra, de ces deux +expriences, tirer les valeurs du rapport _e_/_m_ de la vitesse _v_. + +Les expriences de M. Becquerel ont fourni une premire indication ce +sujet. Elles ont donn pour le rapport _e_/_m_ une valeur approche +gale 10^7 units lectromagntiques absolues, et pour _v_ une +grandeur gale 1,6 10^{10}. Ces valeurs sont du mme ordre de +grandeur que pour les rayons cathodiques. + +Des expriences prcises ont t faites sur le mme sujet par M. +Kaufmann[52]. Ce physicien a soumis un faisceau trs troit de rayons du +radium l'action simultane d'un champ lectrique et d'un champ +magntique, les deux champs tant uniformes et ayant une mme direction, +normale la direction primitive du faisceau. L'impression produite sur +une plaque normale au faisceau primitif et place au-dessus des limites +du champ par rapport la source prend la forme d'une courbe, dont +chaque point correspond l'un des rayons du faisceau primitif +htrogne. Les rayons les plus pntrants et les moins dviables sont +d'ailleurs ceux dont la vitesse est la plus grande. + +[52] KAUFMANN, _Nachrichten d. k. Gesell. d. Wiss. zu Goettingen_, 1901, +Heft 2. + +Il rsulte des expriences de M. Kaufmann que pour les rayons du radium, +dont la vitesse est notablement suprieure celle des rayons +cathodiques, le rapport _e_/_m_ va en diminuant quand la vitesse +augmente. + +D'aprs les travaux de J.-J. Thomson et de Townsend[53] nous devons +admettre que la particule en mouvement, qui constitue le rayon, possde +une charge _e_ gale celle transporte par un atome d'hydrogne dans +l'lectrolyse, cette charge tant la mme pour tous les rayons. On est +donc conduit conclure que la masse de la particule _m_ va en +augmentant quand la vitesse augmente. + + [53] THOMSON, _Phil. Mag._, t. XLVI, 1898.--TOWNSEND, _Phil. Trans._, + t. CXCV, 1901. + +Or, des considrations thoriques conduisent concevoir que l'inertie +de la particule est prcisment due son tat de charge en mouvement, +la vitesse d'une charge lectrique en mouvement ne pouvant tre modifie +sans dpense d'nergie. Autrement dit, l'inertie de la particule est +d'origine lectromagntique, et la masse de la particule est au moins en +partie une masse apparente ou masse lectromagntique. M. Abraham[54] va +plus loin et suppose que la masse de la particule est entirement une +masse lectromagntique. Si dans cette hypothse on calcule la valeur de +cette masse _m_ pour une vitesse connue _v_, on trouve que _m_ tend vers +l'infini quand _v_ tend vers la vitesse de la lumire, et que _m_ tend +vers une valeur constante quand la vitesse _v_ est trs infrieure +celle de la lumire. Les expriences de M. Kaufmann sont en accord avec +les rsultats de cette thorie dont l'importance est grande, puisqu'elle +permet de prvoir la possibilit d'tablir les bases de la mcanique sur +la dynamique de petits centres matriels chargs en tat de +mouvement[55]. + +[54] ABRAHAM, _Nachrichten d. k. Gesell. d. Wiss. zu Goettingen_, 1902, +Heft 1. + + [55] Quelques dveloppements sur cette question ainsi qu'une tude + trs complte des centres matriels chargs (lectrons ou corpuscules) + et les rfrences des travaux relatifs se trouvent dans la Thse de M. + Langevin. + +Voici les nombres obtenus par M. Kaufmann pour _e_/_m_ et _v_: + + _e_ + ------- + _m_ + units cm + lectromagntiques. _v_ ----. + sec + + 1,865 10^7 0,7 10^10 { pour les rayons + { cathodiques. + 1,31 10^7 2,36 10^10 } + 1,17 2,48 } pour les rayons du + 0,97 2,59 } radium (Kaufmann). + 0,77 2,72 } + 0,63 2,83 } + +M. Kaufmann conclut de la comparaison de ses expriences avec la +thorie, que la valeur limite du rapport _e_/_m_ pour les rayons du +radium de vitesse relativement faible serait la mme que la valeur de +_e_/_m_ pour les rayons cathodiques. + +Les expriences les plus compltes de M. Kaufmann ont t faites avec un +grain minuscule de chlorure de radium pur, que nous avons mis sa +disposition. + +D'aprs les expriences de M. Kaufmann certains rayons #b# du radium +possdent une vitesse trs voisine de celle de la lumire. On comprend +que ces rayons si rapides puissent jouir d'un pouvoir pntrant trs +grand vis--vis de la matire. + + +_Action du champ magntique sur les rayons #a#._--Dans un travail +rcent, M. Rutherford a annonc[56] que, dans un champ magntique ou +lectrique puissant, les rayons #a# du radium sont lgrement dvis +la faon de particules lectrises positivement et animes d'une grande +vitesse. M. Rutherford conclut de ses expriences que la vitesse des +rayons #a# est de l'ordre de grandeur 2,5 10^9 cm/sec et que le +rapport _e_/_m_ pour ces rayons est de l'ordre de grandeur 6 10^3, +soit 10^4 fois plus grand que pour les rayons dviables #b#. On verra +plus loin que ces conclusions de M. Rutherford sont en accord avec les +proprits antrieurement connues du rayonnement #a#, et qu'elles +rendent compte, au moins en partie, de la loi d'absorption de ce +rayonnement. + + [56] RUTHERFORD, _Physik. Zeitschrift_, 15 janvier 1903. + +Les expriences de M. Rutherford ont t confirmes par M. Becquerel. M. +Becquerel a montr, de plus, que les rayons du polonium se comportent +dans un champ magntique comme les rayons #a# du radium et qu'ils +semblent prendre, champ gal, la mme courbure que ces derniers. Il +rsulte aussi des expriences de M. Becquerel que les rayons #a# ne +semblent pas former de spectre magntique, mais se comportent plutt +comme un rayonnement homogne, tous les rayons tant galement +dvis[57]. + + [57] BECQUEREL, _Comptes rendus_ des 26 janvier et 16 fvrier 1903. + +M. Des Coudres a fait une mesure de la dviation lectrique et de la +dviation magntique des rayons #a# du radium dans le vide. Il a trouv +pour la vitesse de ces rayons _v_ = 1,65 10^9 cm/sec et pour le +rapport de la charge la masse _e_/_m_ = 6400 en units +lectromagntiques[58]. La vitesse des rayons #a# est donc environ 20 +fois plus faible que celle de la lumire. Le rapport _e_/_m_ est du mme +ordre de grandeur que celui que l'on trouve pour l'hydrogne dans +l'lectrolyse: _e_/_m_ = 9650. Si donc on admet que la charge de chaque +projectile est la mme que celle d'un atome d'hydrogne dans +l'lectrolyse, on en conclut que la masse de ce projectile est du mme +ordre de grandeur que celle d'un atome d'hydrogne. + + [58] DES COUDRES, _Physik. Zeitschrift._, 1er juin 1903. + +Or nous venons de voir que, pour les rayons cathodiques et pour les +rayons #b# du radium les plus lents, le rapport _e_/_m_ est gal +1,865 10^7; ce rapport est donc environ 2000 fois plus grand que +celui obtenu dans l'lectrolyse. La charge de la particule charge +ngativement tant suppose la mme que celle d'un atome d'hydrogne, sa +masse limite pour les vitesses relativement faibles serait donc environ +2000 fois plus petite que celle d'un atome d'hydrogne. + +Les projectiles qui constituent les rayons #b# sont donc la fois +beaucoup plus petits et anims d'une vitesse plus grande que ceux qui +constituent les rayons #a#. On comprend alors facilement que les +premiers possdent un pouvoir pntrant bien plus grand que les seconds. + + +_Action du champ magntique sur les rayons des autres substances +radioactives._--On vient de voir que le radium met des rayons #a# +assimilables aux rayons canaux, des rayons #b# assimilables aux rayons +cathodiques et des rayons pntrants et non dviables #g#. Le polonium +n'met que des rayons #a#. Parmi les autres substances radioactives, +l'actinium semble se comporter comme le radium, mais l'tude du +rayonnement de ce corps n'est pas encore aussi avance que celle du +rayonnement du radium. Quant aux substances faiblement radioactives, on +sait aujourd'hui que l'uranium et le thorium mettent aussi bien des +rayons #a# que des rayons dviables #b# (Becquerel, Rutherford). + + +_Proportion des rayons dviables_ #b# _dans le rayonnement du +radium_.--Comme je l'ai dj dit, la proportion des rayons #b# va en +augmentant, mesure qu'on s'loigne de la source radiante. Toutefois, +ces rayons ne se montrent jamais seuls, et pour les grandes distances +on observe aussi toujours la prsence de rayons #g#. La prsence de +rayons non dviables trs pntrants dans le rayonnement du radium a +t, pour la premire fois, observe par M. Villard[59]. Ces rayons ne +constituent qu'une faible partie du rayonnement mesur par la mthode +lectrique, et leur prsence nous avait chapp dans nos premires +expriences, de sorte que nous croyions alors tort que le rayonnement + grande distance ne contenait que des rayons dviables. + + [59] VILLARD, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 1010. + +Voici les rsultats numriques obtenus dans des expriences faites par +la mthode lectrique avec un appareil analogue celui de la figure 5. +Le radium n'tait spar du condensateur que par l'air ambiant. Je +dsigne par _d_ la distance de la source radiante au condensateur. En +supposant gal 100 le courant obtenu sans champ magntique pour chaque +distance, les nombres de la deuxime ligne indiquent le courant qui +subsiste quand le champ agit. Ces nombres peuvent tre considrs comme +donnant le pourcentage de l'ensemble des rayons #a# et #g#, la dviation +des rayons #a# n'ayant gure pu tre observe avec le dispositif +employ. + +Aux grandes distances on n'a plus de rayons #a#, et le rayonnement non +dvi est alors du genre #g# seulement. + +Expriences faites petite distance: + + _d_ en centimtres. 3,4 5,1 6,0 6,5 + Pour 100 de rayons non dvis. 74 56 33 11 + +Expriences faites aux grandes distances, avec un produit +considrablement plus actif que celui qui avait servi pour la srie +prcdente: + + _d_ en centimtres. 14 30 53 80 98 124 157 + Pour 100 de rayons dvis. 12 14 17 14 16 14 11 + +On voit, qu' partir d'une certaine distance, la proportion des rayons +non dvis dans le rayonnement est approximativement constante. Ces +rayons appartiennent probablement tous l'espce #g#. Il n'y a pas +tenir compte outre mesure des irrgularits dans les nombres de la +seconde ligne, si l'on envisage que l'intensit totale du courant dans +les deux expriences extrmes tait dans le rapport de 660 10. Les +mesures ont pu tre poursuivies jusqu' une distance de 1m,57 de la +source radiante, et nous pourrions aller encore plus loin actuellement. + +Voici une autre srie d'expriences, dans lesquelles le radium tait +enferm dans un tube de verre trs troit, plac au-dessous du +condensateur et paralllement aux plateaux. Les rayons mis traversaient +une certaine paisseur de verre et d'air, avant d'entrer dans le +condensateur. + + _d_ en centimtres. 2,5 3,3 4,1 5,9 7,5 9,6 11,3 13,9 17,2 + Pour 100 de rayons + non dvies. 33 33 21 16 14 10 9 9 10 + +Comme dans les expriences prcdentes, les nombres de la seconde ligne +tendent vers une valeur constante quand la distance _d_ crot, mais la +limite est sensiblement atteinte pour des distances plus petites que +dans les sries prcdentes, parce que les rayons #a# ont t plus +fortement absorbs par le verre que les rayons #b# et #g#. + +Voici une autre exprience qui montre qu'une lame d'aluminium mince +(paisseur 0mm,01) absorbe principalement les rayons #a#. Le produit +tant plac 5cm du condensateur, on trouve en faisant agir le champ +magntique que la proportion des rayons autres que #b# est de 71 pour +100. Le mme produit tant recouvert de la lame d'aluminium, et la +distance restant la mme, on trouve que le rayonnement transmis est +presque totalement dvi par le champ magntique, les rayons #a# ayant +t absorbs par la lame. On obtient le mme rsultat en employant le +papier comme cran absorbant. + +La plus grosse partie du rayonnement du radium est forme par des rayons +#a# qui sont probablement mis surtout par la couche superficielle de la +matire radiante. Quand on fait varier l'paisseur de la couche de la +matire radiante, l'intensit du courant augmente avec cette paisseur; +l'augmentation n'est pas proportionnelle l'accroissement d'paisseur +pour la totalit du rayonnement; elle est d'ailleurs plus notable sur +les rayons #b# que sur les rayons #a#, de sorte que la proportion de +rayons #b# va en croissant avec l'paisseur de la couche active. La +source radiante tant place une distance de 5cm du condensateur, on +trouve que, pour une paisseur gale 0mm,4 de la couche active, le +rayonnement total est donn par le nombre 28 et la proportion des rayons +#b# est de 29 pour 100. En donnant la couche active l'paisseur de +2mm, soit 5 fois plus grande, on obtient un rayonnement total gal 102 +et une proportion de rayons dviables #b# gale 45 pour 100. Le +rayonnement total qui subsiste cette distance a donc t augment dans +le rapport 3,6 et le rayonnement dviable #b# est devenu environ 5 fois +plus fort. + +Les expriences prcdentes ont t faites par la mthode lectrique. +Quand on opre par la mthode radiographique, certains rsultats +semblent, en apparence, tre en contradiction avec ce qui prcde. Dans +les expriences de M. Villard, un faisceau de rayons du radium soumis +l'action d'un champ magntique tait reu sur une pile de plaques +photographiques. Le faisceau non dviable et pntrant #g# traversait +toutes les plaques et marquait sa trace sur chacune d'elles. Le faisceau +dvi #b# produisait une impression sur la premire plaque seulement. Ce +faisceau paraissait donc ne point contenir de rayons de grande +pntration. + +Au contraire, dans nos expriences, un faisceau qui se propage dans +l'air contient aux plus grandes distances accessibles l'observation +9/10 environ de rayons dviables #b#, et il en est encore de mme, quand +la source radiante est enferme dans une petite ampoule de verre +scelle. Dans les expriences de M. Villard, ces rayons dviables et +pntrants #b# n'impressionnent pas les plaques photographiques places +au del de la premire, parce qu'ils sont en grande partie diffuss dans +tous les sens par le premier obstacle solide rencontr et cessent de +former un faisceau. Dans nos expriences, les rayons mis par le radium +et transmis par le verre de l'ampoule taient probablement aussi +diffuss par le verre, mais l'ampoule tant trs petite, fonctionnait +alors elle-mme comme une source de rayons dviables #b# partant de sa +surface, et nous avons pu observer ces derniers jusqu' une grande +distance de l'ampoule. + +Les rayons cathodiques des tubes de Crookes ne peuvent traverser que des +crans trs minces (crans d'aluminium jusqu' 0mm,01 d'paisseur). Un +faisceau de rayons qui arrive normalement sur l'cran est diffus dans +tous les sens; mais la diffusion est d'autant moins importante que +l'cran est plus mince, et pour des crans trs minces il existe un +faisceau sortant qui est sensiblement le prolongement du faisceau +incident[60]. + + [60] DES COUDRES, _Physik. Zeitschrift_, novembre 1902. + +Les rayons dviables #b# du radium se comportent d'une manire analogue, +mais le faisceau dviable transmis prouve, paisseur d'cran gale, +une modification beaucoup moins profonde. D'aprs les expriences de M. +Becquerel, les rayons #b# trs fortement dviables du radium (ceux dont +la vitesse est relativement faible) sont fortement diffuss par un cran +d'aluminium de 0mm,1 d'paisseur; mais les rayons pntrants et peu +dviables (rayons genre cathodique de grande vitesse) traversent ce +mme cran sans aucune diffusion sensible, et sans que le faisceau +qu'ils constituent soit dform, et cela quelle que soit l'inclinaison +de l'cran par rapport au faisceau. Les rayons #b# de grande vitesse +traversent sans diffusion une paisseur bien plus grande de paraffine +(quelques centimtres), et l'on peut suivre dans celle-ci la courbure du +faisceau produite par le champ magntique. Plus l'cran est pais et +plus sa matire est absorbante, plus le faisceau dviable primitif est +altr, parce que, mesure que l'paisseur de l'cran crot, la +diffusion commence se faire sentir sur de nouveaux groupes de rayons +de plus en plus pntrants. + +L'air produit sur les rayons #b# du radium qui le traversent une +diffusion, qui est trs sensible pour les rayons fortement dviables, +mais qui est cependant bien moins importante que celle qui est due des +paisseurs gales de matires solides traverses. C'est pourquoi les +rayons dviables #b# du radium se propagent dans l'air de grandes +distances. + + +_Pouvoir pntrant du rayonnement des corps radioactifs._--Ds le dbut +des recherches sur les corps radioactifs, on s'est proccup de +l'absorption produite par divers crans sur les rayons mis par ces +substances. J'ai donn dans une premire Note relative ce sujet[61] +plusieurs nombres cits au dbut de ce travail indiquant la pntration +relative des rayons uraniques et thoriques. M. Rutherford a tudi plus +spcialement la radiation uranique[62] et prouv qu'elle tait +htrogne. M. Owens a conclu de mme pour les rayons thoriques[63]. +Quand vint ensuite la dcouverte des substances fortement radioactives, +le pouvoir pntrant de leurs rayons fut aussitt tudi par divers +physiciens (Becquerel, Meyer et von Schweidler, Curie, Rutherford). Les +premires observations mirent en vidence l'htrognit du rayonnement +qui semble tre un phnomne gnral et commun aux substances +radioactives[64]. On se trouve l en prsence de sources, qui mettent +un ensemble de radiations, dont chacune a un pouvoir pntrant qui lui +est propre. La question se complique encore par ce fait, qu'il y a lieu +de rechercher en quelle mesure la nature de la radiation peut se trouver +modifie par le passage travers les substances matrielles et que, par +consquent, chaque ensemble de mesures n'a une signification prcise que +pour le dispositif exprimental employ. + + [61] Mme CURIE, _Comptes rendus_, avril 1898. + + [62] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier 1899. + + [63] OWENS, _Phil. Mag._, octobre 1899. + + [64] BECQUEREL, _Rapports au Congrs de Physique_, 1900.--MEYER et von + SCHWEIDLER, _Comptes rendus de l'Acad. de Vienne_, mars 1900 (_Physik. + Zeitschrift_, t. I, p. 209). + +Ces rserves tant faites, on peut chercher coordonner les diverses +expriences et exposer l'ensemble des rsultats acquis. + +Les corps radioactifs mettent des rayons qui se propagent dans l'air et +dans le vide. La propagation est rectiligne; ce fait est prouv par la +nettet et la forme des ombres fournies par l'interposition de corps, +opaques au rayonnement, entre la source et la plaque sensible ou l'cran +fluorescent qui sert de rcepteur, la source ayant des dimensions +petites par rapport sa distance au rcepteur. Diverses expriences qui +prouvent la propagation rectiligne des rayons mis par l'uranium, le +radium et le polonium ont t faites par M. Becquerel[65]. + + [65] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 979 et 1154. + +La distance laquelle les rayons peuvent se propager dans l'air +partir de la source est intressante connatre. Nous avons constat +que le radium met des rayons qui peuvent tre observs dans l'air +plusieurs mtres de distance. Dans certaines de nos mesures lectriques, +l'action de la source sur l'air du condensateur s'exerait une +distance comprise entre 2m et 3m. Nous avons galement obtenu des effets +de fluorescence et des impressions radiographiques des distances du +mme ordre de grandeur. Ces expriences ne peuvent tre faites +facilement qu'avec des sources radioactives trs intenses, parce que, +indpendamment de l'absorption exerce par l'air, l'action sur un +rcepteur donn varie en raison inverse du carr de la distance une +source de petites dimensions. Ce rayonnement, qui se propage grande +distance du radium, comprend aussi bien des rayons genre cathodique que +des rayons non dviables; cependant, les rayons dviables dominent de +beaucoup, d'aprs les expriences que j'ai cites plus haut. Quant la +grosse masse du rayonnement (rayons #a#), elle est, au contraire, +limite dans l'air une distance de 7cm environ de la source. + +J'ai fait quelques expriences avec du radium enferm dans une petite +ampoule de verre. Les rayons qui sortaient de cette ampoule +franchissaient un certain espace d'air et taient reus dans un +condensateur, qui servait mesurer leur pouvoir ionisant par la mthode +lectrique ordinaire. On faisait varier la distance _d_ de la source au +condensateur et l'on mesurait le courant de saturation _i_ obtenu dans +le condensateur. Voici les rsultats d'une des sries de mesures: + + _d cm._ _i._ (_i_ _d_^2) 10^{-3}. + + 10 127 13 + 20 38 15 + 30 17,4 16 + 40 10,5 17 + 50 6,9 17 + 60 4,7 17 + 70 3,8 19 + 100 1,65 17 + +A partir d'une certaine distance, l'intensit du rayonnement varie +sensiblement en raison inverse du carr de la distance au condensateur. + +Le rayonnement du polonium ne se propage dans l'air qu' une distance de +quelques centimtres (4cm 6cm) de la source radiante. + +Si l'on considre l'absorption des radiations par les crans solides, on +constate l encore une diffrence fondamentale entre le radium et le +polonium. Le radium met des rayons capables de traverser une grande +paisseur de matire solide, par exemple quelques centimtres de plomb +ou de verre[66]. Les rayons qui ont travers une grande paisseur d'un +corps solide sont extrmement pntrants, et, pratiquement, on n'arrive +plus, pour ainsi dire, les faire absorber intgralement par quoi que +ce soit. Mais ces rayons ne constituent qu'une faible fraction du +rayonnement total, dont la grosse masse est, au contraire, absorbe par +une faible paisseur de matire solide. + + [66] M. et Mme CURIE, _Rapports au Congrs_ 1900. + +Le polonium met des rayons extrmement absorbables qui ne peuvent +traverser que des crans solides trs minces. + +Voici, titre d'exemple, quelques nombres relatifs l'absorption +produite par une lame d'aluminium d'paisseur gale 0mm,01. Cette lame +tait place au-dessus et presque au contact de la substance. Le +rayonnement direct et celui transmis par la lame taient mesurs par la +mthode lectrique (appareil _fig._ 1); le courant de saturation tait +sensiblement atteint dans tous les cas. Je dsigne par _a_ l'activit de +la substance radiante, celle de l'uranium tant prise comme unit. + + Fraction + du rayonnement + transmise + _a._ par la lame. + + Chlorure de baryum radifre 57 0,32 + Bromure 43 0,30 + Chlorure 1200 0,30 + Sulfate 5000 0,29 + Sulfate 10000 0,32 + Bismuth polonium mtallique 0,22 + Composs d'urane 0,20 + Composs de thorium en couche mince 0,38 + +On voit que des composs radifres de nature et d'activit diffrentes +donnent des rsultats trs analogues, ainsi que je l'ai indiqu dj +pour les composs d'urane et de thorium au dbut de ce travail. On voit +aussi que si l'on considre toute la masse du rayonnement, et pour la +lame absorbante considre, les diverses substances radiantes viennent +se ranger dans l'ordre suivant de pntration dcroissante de leurs +rayons: thorium, radium, polonium, uranium. + +Ces rsultats sont analogues ceux qui ont t publis par M. +Rutherford dans un Mmoire relatif cette question[67]. + + [67] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, juillet 1902. + +M. Rutherford trouve, d'ailleurs, que l'ordre est le mme quand la +substance absorbante est constitue par l'air. Mais il est probable que +cet ordre n'a rien d'absolu et ne se maintiendrait pas indpendamment de +la nature et de l'paisseur de l'cran considr. L'exprience montre, +en effet, que la loi d'absorption est trs diffrente pour le polonium +et le radium et que, pour ce dernier, il y a lieu de considrer +sparment l'absorption des rayons de chacun des trois groupes. + +Le polonium se prte particulirement l'tude des rayons #a#, puisque +les chantillons que nous possdons n'mettent point d'autres rayons. +J'ai fait une premire srie d'expriences avec des chantillons de +polonium extrmement actifs et rcemment prpars. J'ai trouv que les +rayons du polonium sont d'autant plus absorbables, que l'paisseur de +matire qu'ils ont dj traverse est plus grande[68]. Cette loi +d'absorption singulire est contraire celle que l'on connat pour les +autres rayonnements. + + [68] Mme CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +J'ai employ pour cette tude notre appareil de mesures de la +conductibilit lectrique avec le dispositif suivant: + + Les deux plateaux d'un condensateur PP et P'P' (_fig._ 8) sont + horizontaux et abrits dans une bote mtallique BBBB en relation avec + la terre. Le corps actif A, situ dans une bote mtallique paisse + CCCC faisant corps avec le plateau P'P', agit sur l'air du + condensateur au travers d'une toile mtallique T; les rayons qui + traversent la toile sont seuls utiliss pour la production du courant, + le champ lectrique s'arrtant la toile. On peut faire varier la + distance AT du corps actif la toile. Le champ entre les plateaux est + tabli au moyen d'une pile; la mesure + du courant se fait au moyen d'un lectromtre et d'un quartz + pizolectrique. + + [Illustration: Fig. 8] + + En plaant en A sur le corps actif divers crans et en modifiant la + distance AT, on peut mesurer l'absorption des rayons qui font dans + l'air des chemins plus ou moins grands. + +Voici les rsultats obtenus avec le polonium: + +Pour une certaine valeur de la distance AT (4cm et au-dessus), aucun +courant ne passe: les rayons ne pntrent pas dans le condensateur. +Quand on diminue la distance AT, l'apparition des rayons dans le +condensateur se fait d'une manire assez brusque, de telle sorte que, +pour une petite diminution de la distance, on passe d'un courant trs +faible un courant trs notable; ensuite le courant s'accrot +rgulirement quand on continue rapprocher le corps radiant de la +toile T. + +Quand on recouvre la substance radiante d'une lame d'aluminium lamin de +1/100 de millimtre d'paisseur, l'absorption produite par la lame est +d'autant plus forte que la distance AT est plus grande. + +Si l'on place sur la premire lame d'aluminium une deuxime lame +pareille, chaque lame absorbe une fraction du rayonnement qu'elle +reoit, et cette fraction est plus grande pour la deuxime lame que pour +la premire, de telle faon que c'est la deuxime lame qui semble plus +absorbante. + + Dans le Tableau qui suit, j'ai fait figurer: dans la premire ligne, + les distances en centimtres entre le polonium et la toile T; dans la + deuxime ligne, la proportion de rayons pour 100 transmise par une + lame d'aluminium; dans la troisime ligne, la proportion de rayons + pour 100 transmise par deux lames du mme aluminium. + + Distance AT 3,5 2,5 1,9 1,45 0,5 + + Pour 100 de rayons transmis par + une lame 0 0 5 10 25 + + Pour 100 de rayons transmis par + deux lames 0 0 0 5 0,7 + +Dans ces expriences, la distance des plateaux P et P' tait de 3cm. On +voit que l'interposition de la lame d'aluminium diminue l'intensit du +rayonnement en plus forte proportion dans les rgions loignes que dans +les rgions rapproches. + +Cet effet est encore plus marqu que ne l'indiquent les nombres qui +prcdent. Ainsi, la pntration de 25 pour 100, pour la distance 0cm,5, +reprsente la moyenne de pntration pour tous les rayons qui dpassent +cette distance, ceux extrmes ayant une pntration trs faible. Si l'on +ne recueillait que les rayons compris entre 0cm,5 et 1cm, par exemple, +on aurait une pntration plus grande encore. Et, en effet, si l'on +rapproche le plateau P une distance 0cm,5 de P', la fraction du +rayonnement transmise par la lame d'aluminium (pour AT = 0cm,5) est de +47 pour 100 et, travers deux lames, elle est de 5 pour 100 du +rayonnement primitif. + +J'ai fait rcemment une deuxime srie d'expriences avec ces mmes +chantillons de polonium dont l'activit tait considrablement +diminue, l'intervalle de temps qui spare les deux sries d'expriences +tant de 3 ans. + +Dans les expriences anciennes, le polonium tait l'tat de +sous-nitrate; dans celles rcentes il tait l'tat de grains +mtalliques, obtenus par fusion du sous-nitrate avec le cyanure de +potassium. + +J'ai constat que le rayonnement du polonium avait conserv les mmes +caractres essentiels, et j'ai trouv quelques rsultats nouveaux. +Voici, pour diverses valeurs de la distance AT, la fraction du +rayonnement transmise par un cran form par 4 feuilles trs minces +d'aluminium battu superposes: + + Distance AT en centimtres 0 1,5 2,6 + Pour 100 de rayons transmis par l'cran 76 66 39 + +J'ai constat de mme que la fraction du rayonnement absorbe par un +cran donn crot avec l'paisseur de matire qui a dj t traverse +par le rayonnement, mais cela a lieu seulement partir d'une certaine +valeur de la distance AT. Quand cette distance est nulle (le polonium +tant tout contre la toile, en dehors ou en dedans du condensateur), on +observe que, de plusieurs crans identiques superposs, chacun absorbe +la mme fraction du rayonnement qu'il reoit, autrement dit, l'intensit +du rayonnement diminue alors suivant une loi exponentielle en fonction +de l'paisseur de matire traverse, comme cela aurait lieu pour un +rayonnement homogne et transmis par la lame sans changement de nature. + +Voici quelques rsultats numriques relatifs ces expriences: + +Pour une distance AT gale 1cm,5, un cran en aluminium mince transmet +la fraction 0,51 du rayonnement qu'il reoit quand il agit seul, et la +fraction 0,34 seulement du rayonnement qu'il reoit quand il est prcd +par un autre cran pareil lui. + +Au contraire, pour une distance AT gale 0, ce mme cran transmet +dans les deux cas considrs la mme fraction du rayonnement qu'il +reoit et cette fraction est gale 0,71; elle est donc plus grande que +dans le cas prcdent. + +Voici, pour une distance AT gale 0 et pour une succession d'crans +trs minces superposs, des nombres qui indiquent pour chaque cran le +rapport du rayonnement transmis au rayonnement reu: + + Srie Srie + de 9 feuilles de cuivre de 7 feuilles d'aluminium + trs minces. trs minces. + 0,72 0,69 + 0,78 0,94 + 0,75 0,95 + 0,77 0,91 + 0,70 0,92 + + Srie Srie + de 9 feuilles de cuivre de 7 feuilles d'aluminium + trs minces. trs minces. + 0,77 0,93 + 0,69 0,91 + 0,79 + 0,68 + +tant donnes les difficults d'emploi d'crans trs minces et de la +superposition d'crans au contact, les nombres de chaque colonne peuvent +tre considrs comme constants; seul, le premier nombre de la colonne +relative l'aluminium indique une absorption plus forte que celle +indique par les nombres suivants. + +Les rayons #a# du radium se comportent comme les rayons du polonium. On +peut tudier ces rayons peu prs seuls en renvoyant les rayons bien +plus dviables #b# de ct par l'emploi d'un champ magntique; les +rayons #g# semblent, en effet, peu importants par rapport aux rayons +#a#. Toutefois, on ne peut oprer ainsi qu' partir d'une certaine +distance de la source radiante. Voici les rsultats d'une exprience de +ce genre. On mesurait la fraction du rayonnement transmise par une lame +d'aluminium de 0mm,1 d'paisseur; cette lame tait place toujours au +mme endroit, au-dessus et petite distance de la source radiante. On +observait, au moyen de l'appareil de la figure 5, le courant produit +dans le condensateur pour diverses valeurs de la distance AD, en +prsence et en absence de la lame. + + Distance AD 6,0 5,1 3,4 + Pour 100 de rayons transmis par l'aluminium 3 7 24 + +Ce sont encore les rayons qui allaient le plus loin dans l'air qui sont +le plus absorbs par l'aluminium. Il y a donc une grande analogie entre +la partie absorbable #a# du rayonnement du radium et les rayons du +polonium. + +Les rayons dviables #b# et les rayons non dviables pntrants #g# +sont, au contraire, de nature diffrente. Les expriences de divers +physiciens, notamment de MM. Meyer et von Schweidler[69], montrent +clairement que, si l'on considre l'ensemble du rayonnement du radium, +le pouvoir pntrant de ce rayonnement augmente avec l'paisseur de +matire traverse, comme cela a lieu pour les rayons de Rntgen. Dans +ces expriences, les rayons #a# interviennent peine, parce que ces +rayons sont pratiquement supprims par des crans absorbants trs +minces. Ce qui traverse, ce sont, d'une part, les rayons #b# plus ou +moins diffuss, d'autre part, les rayons #g#, qui semblent analogues aux +rayons de Rntgen. + + [69] MEYER et von SCHWEIDLER, _Physik. Zeitschrift_, t. I, p. 209. + +Voici les rsultats de quelques-unes de mes expriences ce sujet: + +Le radium est enferm dans une ampoule de verre. Les rayons qui sortent +de l'ampoule traversent 30cm d'air et sont reus sur une srie de +plaques de verre d'paisseur de 1mm,3 chacune; la premire plaque +transmet 49 pour 100 du rayonnement qu'elle reoit, la deuxime transmet +84 pour 100 du rayonnement qu'elle reoit, la troisime transmet 85 pour +100 du rayonnement qu'elle reoit. + +Dans une autre srie d'expriences, le radium tait enferm dans une +ampoule de verre place 10cm du condensateur qui recevait les rayons. +On plaait sur l'ampoule une srie d'crans de plomb identiques dont +chacun avait une paisseur de 0mm,115. + +Le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reu est donn pour +chacune des lames successives par la srie des nombres suivants: + + 0,40 0,60 0,72 0,79 0,89 0,92 0,94 0,94 0,97 + +Pour une srie de 4 crans en plomb dont chacun avait 1mm,5 +d'paisseur, le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reu +tait donn pour les lames successives par les nombres suivants: + + 0,09 0,78 0,84 0,82 + +De ces expriences il rsulte que, quand l'paisseur de plomb traverse +crot de 0mm,1 6mm, le pouvoir pntrant du rayonnement va en +augmentant. + +J'ai constat que, dans les conditions exprimentales indiques, un +cran de plomb de 1cm,8 d'paisseur transmet 2 pour 100 du rayonnement +qu'il reoit; un cran de plomb de 5cm,3 d'paisseur transmet encore 0,4 +pour 100 du rayonnement qu'il reoit. J'ai constat galement que le +rayonnement transmis par une paisseur de plomb gale 1mm,5 comprend +une forte proportion de rayons dviables (genre cathodique). Ces +derniers sont donc capables de traverser non seulement de grandes +distances dans l'air, mais aussi des paisseurs notables de substances +solides trs absorbantes telles que le plomb. + +Quand on tudie avec l'appareil de la figure 2 l'absorption exerce par +une lame d'aluminium de 0mm,01 d'paisseur sur l'ensemble du rayonnement +du radium, la lame tant toujours place la mme distance de la +substance radiante, et le condensateur tant plac une distance +variable AD, les rsultats obtenus sont la superposition de ce qui est +d aux trois groupes du rayonnement. Si l'on observe grande distance, +les rayons pntrants dominent et l'absorption est faible; si l'on +observe petite distance, les rayons #a# dominent et l'absorption est +d'autant plus faible qu'on se rapproche plus de la substance; pour une +distance intermdiaire, l'absorption passe par un maximum et la +pntration par un minimum. + + Distance AD 7,1 6,5 6,0 5,1 3,4 + Pour 100 de rayons transmis par + l'aluminium 91 82 58 41 48 + +Toutefois, certaines expriences relatives l'absorption mettent en +vidence une certaine analogie entre les rayons #a# et les rayons +dviables #b#. C'est ainsi que M. Becquerel a trouv que l'action +absorbante d'un cran solide sur les rayons #b# augmente avec la +distance de l'cran la source, de sorte que, si les rayons sont soumis + un champ magntique comme dans la figure 4, un cran plac contre la +source radiante laisse subsister une portion plus grande du spectre +magntique que le mme cran plac sur la plaque photographique. Cette +variation de l'effet absorbant de l'cran avec la distance de cet cran + la source est analogue ce qui a lieu pour les rayons #a#; elle a t +vrifie par MM. Meyer et von Schweidler, qui opraient par la mthode +fluoroscopique; M. Curie et moi nous avons observ le mme fait en nous +servant de la mthode lectrique. Les conditions de production de ce +phnomne n'ont pas encore t tudies. Cependant, quand le radium est +enferm dans un tube de verre et plac assez grande distance d'un +condensateur qui est lui-mme enferm dans une bote d'aluminium mince, +il est indiffrent de placer l'cran contre la source ou contre le +condensateur; le courant obtenu est alors le mme dans les deux cas. + +L'tude des rayons #a# m'avait amene considrer que ces rayons se +comportent comme des projectiles lancs avec une certaine vitesse et qui +perdent de leur force vive en franchissant des obstacles[70]. Ces rayons +jouissent pourtant de la propagation rectiligne comme l'a montr M. +Becquerel dans l'exprience suivante. Le polonium mettant les rayons +tait plac dans une cavit linaire trs troite, creuse dans une +feuille de carton. On avait ainsi une source linaire de rayons. Un fil +de cuivre de 1mm,5 de diamtre tait plac paralllement en face de la +source une distance de 4mm,9. Une plaque photographique tait place +paralllement une distance de 8mm,65 au del. Aprs une pose de 10 +minutes, l'ombre gomtrique du fil tait reproduite d'une faon +parfaite, avec les dimensions prvues et une pnombre trs troite de +chaque ct correspondant bien la largeur de la source. La mme +exprience russit galement bien en plaant contre le fil une double +feuille d'aluminium battu que les rayons sont obligs de traverser. + + [70] Mme CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900. + +Il s'agit donc bien de rayons capables de donner des ombres gomtriques +parfaites. L'exprience avec l'aluminium montre que ces rayons ne sont +pas diffuss en traversant la lame, et que cette lame n'met pas, tout +au moins en quantit importante, des rayons secondaires analogues aux +rayons secondaires des rayons de Rntgen. + +Les rayons #a# sont ceux qui semblent actifs dans la trs belle +exprience ralise dans le _spinthariscope_ de M. Crookes[71]. Cet +appareil se compose essentiellement d'un grain de sel de radium maintenu + l'extrmit d'un fil mtallique en face d'un cran au sulfure de zinc +phosphorescent. Le grain de radium est une trs petite distance de +l'cran (0mm,5, par exemple), et l'on regarde au moyen d'une loupe la +face de l'cran tourne vers le radium. Dans ces conditions l'oeil +aperoit sur l'cran une vritable pluie de points lumineux qui +apparaissent et disparaissent continuellement. L'cran prsente l'aspect +d'un ciel toil. Les points brillants sont plus rapprochs dans les +rgions de l'cran voisines du radium, et dans le voisinage immdiat de +celui-ci la lueur parat continue. Le phnomne ne semble pas altr par +les courants d'air; il se produit dans le vide; un cran mme trs mince +plac entre le radium et l'cran phosphorescent le supprime; il semble +donc bien que le phnomne soit d l'action des rayons #a# les plus +absorbables du radium. + + [71] _Chem. News_, 3 avril 1903. + +On peut imaginer que l'apparition d'un des points lumineux sur l'cran +phosphorescent est provoque par le choc d'un projectile isol. Dans +cette manire de voir, on aurait affaire, pour la premire fois, un +phnomne permettant de distinguer l'action individuelle d'une particule +dont les dimensions sont du mme ordre de grandeur que celles d'un +atome. + +L'aspect des points lumineux est le mme que celui des toiles ou des +objets ultra-microscopiques fortement clairs qui ne produisent pas sur +la rtine des images nettes, mais des taches de diffraction; et ceci est +bien en accord avec la conception que chaque point lumineux extrmement +petit est produit par le choc d'un seul atome. + +Les rayons pntrants non dviables #g# semblent tre de tout autre +nature et semblent analogues aux rayons Rntgen. Rien ne prouve, +d'ailleurs, que des rayons peu pntrants de mme nature ne puissent +exister dans le rayonnement du radium, car ils pourraient tre masqus +par le rayonnement corpusculaire. + +On vient de voir combien le rayonnement des corps radioactifs est un +phnomne complexe. Les difficults de son tude viennent s'augmenter +par cette circonstance, qu'il y a lieu de rechercher si ce rayonnement +prouve de la part de la matire une absorption slective seulement, ou +bien aussi une transformation plus ou moins profonde. + +On ne sait encore que peu de choses relativement cette question. +Toutefois, si l'on admet que le rayonnement du radium comporte la fois +des rayons genre cathodique et des rayons genre Rntgen, on peut +s'attendre ce que ce rayonnement prouve des transformations en +traversant les crans. On sait, en effet: 1 que les rayons cathodiques +qui sortent du tube de Crookes travers une fentre d'aluminium +(exprience de Lenard) sont fortement diffuss par l'aluminium, et que, +de plus, la traverse de l'cran entrane une diminution de la vitesse +des rayons; c'est ainsi que des rayons cathodiques d'une vitesse gale +1,4 10^{10} centimtres perdent 10 pour 100 de leur vitesse en +traversant 0mm,01 d'aluminium[72]; 2 les rayons cathodiques, en +frappant un obstacle, donnent lieu la production de rayons Rntgen; 3 +les rayons Rntgen, en frappant un obstacle solide, donnent lieu une +production de _rayons secondaires_, qui sont en partie des rayons +cathodiques[73]. + + [72] DES COUDRES, _Physik. Zeitschrift_, novembre 1902. + + [73] SAGNAC, _Thse de doctorat_.--CURIE et SAGNAC, _Comptes rendus_, + avril 1900. + +On peut donc, par analogie, prvoir l'existence de tous les phnomnes +prcdents pour les rayons des substances radioactives. + +En tudiant la transmission des rayons du polonium travers un cran +d'aluminium, M. Becquerel n'a observ ni production de rayons +secondaires ni transformation en rayons genre cathodique[74]. + + [74] BECQUEREL, _Rapports au Congrs de Physique_, 1900. + +J'ai cherch mettre en vidence une transformation des rayons du +polonium, en employant la mthode de l'interversion des crans: deux +crans superposs E_{1} et E_{2} tant traverss par les rayons, l'ordre +dans lequel ils sont traverss doit tre indiffrent, si le passage au +travers des crans ne transforme pas les rayons; si, au contraire, +chaque cran transforme les rayons en les transmettant, l'ordre des +crans n'est pas indiffrent. Si, par exemple, les rayons se +transforment en rayons plus absorbables en traversant du plomb, et que +l'aluminium ne produise pas un effet du mme genre avec la mme +importance, alors le systme plomb-aluminium paratra plus opaque que le +systme aluminium-plomb; c'est ce qui a lieu pour les rayons Rntgen. + +Mes expriences indiquent que ce phnomne se produit avec les rayons du +polonium. L'appareil employ tait celui de la figure 8. Le polonium +tait plac dans la bote CCCC et les crans absorbants, ncessairement +trs minces, taient placs sur la toile mtallique T. + + Courant + crans employs. paisseur. observ. + mm + + Aluminium 0,01 } 17,9 + Laiton 0,005 } + Laiton 0,005 } 6,7 + Aluminium 0,01 } + Aluminium 0,01 } 150 + tain 0,005 } + tain 0,005 } 125 + Aluminium 0,01 } + tain 0,005 } 13,9 + Laiton 0,005 } + Laiton 0,005 } 4,4 + tain 0,005 } + +Les rsultats obtenus prouvent que le rayonnement est modifi en +traversant un cran solide. Cette conclusion est d'accord avec les +expriences dans lesquelles, de deux lames mtalliques identiques et +superposes, la premire se montre moins absorbante que la suivante. Il +est probable, d'aprs cela, que l'action transformatrice d'un cran est +d'autant plus grande que cet cran est plus loin de la source. Ce point +n'a pas t vrifi, et la nature de la transformation n'a pas encore +t tudie en dtail. + +J'ai rpt les mmes expriences avec un sel de radium trs actif. Le +rsultat a t ngatif. Je n'ai observ que des variations +insignifiantes dans l'intensit de la radiation transmise lors de +l'interversion de l'ordre des crans. Les systmes d'crans essays ont +t les suivants: + + mm mm + + Aluminium, paisseur 0,55 Platine, paisseur 0,01 + 0,55 Plomb 0,1 + 0,55 tain, paisseur 0,005 + 1,07 Cuivre 0,05 + 0,55 Laiton 0,005 + 1,07 Laiton 0,005 + 0,15 Platine 0,01 + 0,15 Zinc 0,05 + 0,15 Plomb 0,1 + +Le systme plomb-aluminium s'est montr lgrement plus opaque que celui +aluminium-plomb, mais la diffrence n'est pas grande. + +Je n'ai pu mettre ainsi en vidence une transformation notable des +rayons du radium. Cependant, dans diverses expriences radiographiques, +M. Becquerel a observ des effets trs intenses dus aux rayons diffuss +ou secondaires, mis par les crans solides qui recevaient les rayons du +radium. La substance la plus active, au point de vue de ces missions +secondaires, semble tre le plomb. + + +_Action ionisante des rayons du radium sur les liquides isolants._ +--M. Curie a montr que les rayons du radium et les rayons de Rntgen +agissent sur les dilectriques liquides comme sur l'air, en leur +communiquant une certaine conductibilit lectrique[75]. Voici comment +tait dispose l'exprience (_fig._ 9). + +[Illustration: Fig. 9.] + + [75] P. CURIE, _Comptes rendus de l'Acadmie des Sciences_, 17 fvrier + 1902. + +Le liquide exprimenter est plac dans un vase mtallique CDEF, dans +lequel plonge un tube de cuivre mince AB; ces deux pices mtalliques +servent d'lectrodes. Le vase est maintenu un potentiel connu, au +moyen d'une batterie de petits accumulateurs, dont un ple est terre. +Le tube AB est en relation avec l'lectromtre. Lorsqu'un courant +traverse le liquide, on maintient l'lectromtre au zro l'aide d'un +quartz pizolectrique qui donne la mesure du courant. Le tube de +cuivre MNM'N', reli au sol, sert de tube de garde pour empcher le +passage du courant travers l'air. Une ampoule contenant le sel de +baryum radifre peut tre place au fond du tube AB; les rayons agissent +sur le liquide aprs avoir travers le verre de l'ampoule et les parois +du tube mtallique. On peut encore faire agir le radium en plaant +l'ampoule en dessous de la paroi DE. + +Pour agir avec les rayons de Rntgen, on fait arriver ces rayons au +travers de la paroi DE. + +L'accroissement de conductibilit par l'action des rayons du radium ou +des rayons de Rntgen semble se produire pour tous les dilectriques +liquides; mais, pour constater cet accroissement, il est ncessaire que +la conductibilit propre du liquide soit assez faible pour ne pas +masquer l'effet des rayons. + +En oprant avec le radium et les rayons de Rntgen, M. Curie a obtenu +des effets du mme ordre de grandeur. + +Quand on tudie avec le mme dispositif la conductibilit de l'air ou +d'un autre gaz sous l'action des rayons de Becquerel, on trouve que +l'intensit du courant obtenu est proportionnelle la diffrence de +potentiel entre les lectrodes, tant que celle-ci ne dpasse pas +quelques volts; mais pour des tensions plus leves, l'intensit du +courant crot de moins en moins vite, et le courant de saturation est +sensiblement atteint pour une tension de 100 volts. + +Les liquides tudis avec le mme appareil et avec le mme produit +radiant trs actif se comportent diffremment; l'intensit du courant +est proportionnelle la tension quand celle-ci varie entre 0 et 450 +volts, et cela mme quand la distance des lectrodes ne dpasse pas 6mm. +On peut alors considrer la _conductivit_ provoque dans divers +liquides par le rayonnement d'un sel de radium agissant dans les mmes +conditions. + +Les nombres du Tableau suivant multipli par 10^{-14} donnent la +conductivit en mhos (inverse d'ohm) pour 1cm3: + + Sulfure de carbone 20 + ther de ptrole 15 + Amylne 14 + Chlorure de carbone 8 + Benzine 4 + Air liquide 1,3 + Huile de vaseline 1,6 + +On peut cependant supposer que les liquides et les gaz se comportent +d'une faon analogue, mais que, pour les liquides, le courant reste +proportionnel la tension jusqu' une limite bien plus leve que pour +les gaz. On pouvait, par analogie avec ce qui a lieu pour les gaz, +chercher abaisser la limite de proportionnalit en employant un +rayonnement beaucoup plus faible. L'exprience a vrifi cette +prvision; le produit radiant employ tait 150 fois moins actif que +celui qui avait servi pour les premires expriences. Pour des tensions +de 50, 100, 200, 400 volts, les intensits du courant taient +reprsentes respectivement par les nombres 109, 185, 255, 335. La +proportionnalit ne se maintient plus, mais le courant varie encore +fortement quand on double la diffrence de potentiel. + +Quelques-uns des liquides examins sont des isolants peu prs +parfaits, quand ils sont maintenus temprature constante, et qu'ils +sont l'abri de l'action des rayons. Tels sont: l'air liquide, l'ther +de ptrole, l'huile de vaseline, l'amylne. Il est alors trs facile +d'tudier l'effet des rayons. L'huile de vaseline est beaucoup moins +sensible l'action des rayons que l'ther de ptrole. Il convient +peut-tre de rapprocher ce fait de la diffrence de volatilit qui +existe entre ces deux hydrocarbures. L'air liquide qui a bouilli pendant +quelque temps dans le vase d'exprience est plus sensible l'action des +rayons que celui que l'on vient d'y verser; la conductivit produite par +les rayons est de 1/4 plus grande dans le premier cas. M. Curie a tudi +sur l'amylne et sur l'ther de ptrole l'action des rayons aux +tempratures de +10 et de -17. La conductivit due au rayonnement +diminue de 1/10 seulement de sa valeur, quand on passe de 10 -17. + +Dans les expriences o l'on fait varier la temprature du liquide on +peut soit maintenir le radium la temprature ambiante, soit le porter + la mme temprature que le liquide; on obtient le mme rsultat dans +les deux cas. Cela tient ce que le rayonnement du radium ne varie pas +avec la temprature, et conserve encore la mme valeur mme la +temprature de l'air liquide. Ce fait a t vrifi directement par des +mesures. + + +_Divers effets et applications de l'action ionisante des rayons mis par +les substances radioactives._--Les rayons des nouvelles substances +radioactives ionisent l'air fortement. On peut, par l'action du radium, +provoquer facilement _la condensation de la vapeur d'eau sursature_, +absolument comme cela a lieu par l'action des rayons cathodiques et des +rayons Rntgen. + +Sous l'influence des rayons mis par les substances radioactives +nouvelles, la _distance explosive entre deux conducteurs mtalliques +pour une diffrence de potentiel donne se trouve augmente_; autrement +dit, le passage de l'tincelle est facilit par l'action des rayons. Ce +phnomne est d l'action des rayons les plus pntrants. Si, en +effet, on entoure le radium d'une enveloppe en plomb de 2cm, l'action du +radium sur l'tincelle n'est pas considrablement affaiblie, alors que +le rayonnement qui traverse n'est qu'une trs faible fraction du +rayonnement total. + +En rendant conducteur, par l'action des substances radioactives, l'air +au voisinage de deux conducteurs mtalliques, dont l'un est reli au sol +et l'autre un lectromtre bien isol, on voit l'lectromtre prendre +une dviation permanente, qui permet de mesurer la force lectromotrice +de la pile forme par l'air et les deux mtaux (force lectromotrice de +contact des deux mtaux, quand ils sont spars par l'air). Cette +mthode de mesures a t employe par lord Kelwin et ses lves, la +substance radiante tant l'uranium[76]; une mthode analogue avait t +antrieurement employe par M. Perrin qui utilisait l'action ionisante +des rayons Rntgen[77]. + + [76] LORD KELWIN, BEATTIE et SMOLAN, _Nature_, 1897. + + [77] PERRIN, _Thse de doctorat_. + +On peut se servir des substances radioactives dans l'tude de +l'lectricit atmosphrique. La substance active est enferme dans une +petite bote en aluminium mince, fixe l'extrmit d'une tige +mtallique en relation avec l'lectromtre. L'air est rendu conducteur +au voisinage de l'extrmit de la tige, et celle-ci prend le potentiel +de l'air qui l'entoure. Le radium remplace ainsi avec avantage les +flammes ou les appareils coulement d'eau de lord Kelwin, gnralement +employs jusqu' prsent dans l'tude de l'lectricit atmosphrique[78]. + + [78] PAULSEN, _Rapports au Congrs de Physique_, 1900.--WITKOWSKI, + _Bulletin de l'Acadmie des Sciences de Cracovie_, janvier 1902. + +_Effets de fluorescence, effets lumineux._--Les rayons mis par les +nouvelles substances radioactives provoquent la fluorescence de certains +corps. M. Curie et moi, nous avons tout d'abord dcouvert ce phnomne +en faisant agir le polonium au travers d'une feuille d'aluminium sur une +couche de platinocyanure de baryum. La mme exprience russit encore +plus facilement avec du baryum radifre suffisamment actif. Quand la +substance est fortement radioactive, la fluorescence produite est trs +belle. + +Un grand nombre de substances sont susceptibles de devenir +phosphorescentes ou fluorescentes par l'action des rayons de Becquerel. +M. Becquerel a tudi l'action sur les sels d'urane, le diamant, la +blende, etc. M. Bary a montr que les sels des mtaux alcalins et +alcalino-terreux, qui sont tous fluorescents sous l'action des rayons +lumineux et des rayons Rntgen, sont galement fluorescents sous +l'action des rayons du radium[79]. On peut galement observer la +fluorescence du papier, du coton, du verre, etc., au voisinage du +radium. Parmi les diffrentes espces de verre, le verre de Thuringe est +particulirement lumineux. Les mtaux ne semblent pas devenir lumineux. + + [79] BARY, _Comptes rendus_, t. CXXX, 1900, p. 776. + +Le platinocyanure de baryum convient le mieux quand on veut tudier le +rayonnement des corps radioactifs par la mthode fluoroscopique. On peut +suivre l'effet des rayons du radium des distances suprieures 2m. +Le sulfure de zinc phosphorescent est rendu extrmement lumineux, mais +ce corps a l'inconvnient de conserver la luminosit pendant quelque +temps, aprs que l'action des rayons a t supprime. + +On peut observer la fluorescence produite par le radium quand l'cran +fluorescent est spar du radium par des crans absorbants. Nous avons +pu observer l'clairement d'un cran au platinocyanure de baryum +travers le corps humain. Cependant, l'action est incomparablement plus +intense, quand l'cran est plac tout contre le radium et qu'il n'en est +spar par aucun cran solide. Tous les groupes de rayons semblent +capables de produire la fluorescence. + +Pour observer l'action du polonium il est ncessaire de mettre la +substance tout prs de l'cran fluorescent sans interposition d'cran +solide, ou tout au moins avec interposition d'un cran trs mince +seulement. + +La luminosit des substances fluorescentes exposes l'action des +substances radioactives baisse avec le temps. En mme temps la substance +fluorescente subit une transformation. En voici quelques exemples: + +Les rayons du radium transforment le platinocyanure de baryum en une +varit brune moins lumineuse (action analogue celle produite par les +rayons Rntgen et dcrite par M. Villard). Ils altrent galement le +sulfate d'uranyle et de potassium en le faisant jaunir. Le +platinocyanure de baryum transform est rgnr partiellement par +l'action de la lumire. Plaons le radium au-dessous d'une couche de +platinocyanure de baryum tale sur du papier, le platinocyanure devient +lumineux; si l'on maintient le systme dans l'obscurit, le +platinocyanure s'altre, et sa luminosit baisse considrablement. Mais, +exposons le tout la lumire; le platinocyanure est partiellement +rgnr, et si l'on reporte le tout dans l'obscurit, la luminosit +reparat assez forte. On a donc, au moyen d'un corps fluorescent et d'un +corps radioactif, ralis un systme qui fonctionne comme un corps +phosphorescent longue dure de phosphorescence. + +Le verre, qui est rendu fluorescent par l'action du radium, se colore en +brun ou en violet. En mme temps, il devient moins fluorescent. Si l'on +chauffe ce verre ainsi altr, il se dcolore et, en mme temps que la +dcoloration se produit, le verre met de la lumire. Aprs cela le +verre a repris la proprit d'tre fluorescent au mme degr qu'avant la +transformation. + +Le sulfure de zinc qui a t expos l'action du radium pendant un +temps suffisant s'puise peu peu et perd la facult d'tre +phosphorescent, soit sous l'action du radium, soit sous celle de la +lumire. + +Le diamant est rendu phosphorescent par l'action du radium et peut tre +distingu ainsi des imitations en strass, dont la luminosit est trs +faible. + +Tous les composs de baryum radifre _sont spontanment lumineux_[80]. +Les sels halodes, anhydres et secs, mettent une lumire +particulirement intense. Cette luminosit ne peut tre vue la grande +lumire du jour, mais on la voit facilement dans la demi-obscurit ou +dans une pice claire la lumire du gaz. La lumire mise peut tre +assez forte pour que l'on puisse lire en s'clairant avec un peu de +produit dans l'obscurit. La lumire mise mane de toute la masse du +produit, tandis que, pour un corps phosphorescent ordinaire, la lumire +mane surtout de la partie de la surface qui a t claire. A l'air +humide les produits radifres perdent en grande partie leur luminosit, +mais ils la reprennent par desschement (Giesel). La luminosit semble +se conserver. Au bout de plusieurs annes aucune modification sensible +ne semble s'tre produite dans la luminosit de produits faiblement +actifs, gards en tubes scells l'obscurit. Avec du chlorure de +baryum radifre, trs actif et trs lumineux, la lumire change de +teinte au bout de quelques mois; elle devient plus violace et +s'affaiblit beaucoup; en mme temps le produit subit certaines +transformations; en redissolvant le sel dans l'eau et en le schant +nouveau, on obtient la luminosit primitive. + + [80] CURIE, _Soc. de Physique_, 3 mars 1899.--GIESEL, _Wied. Ann._, t. + LXIX, p. 91. + +Les solutions de sels de baryum radifres, qui contiennent une forte +proportion de radium, sont galement lumineuses; on peut observer ce +fait en plaant la solution dans une capsule de platine qui, n'tant pas +lumineuse elle-mme, permet d'apercevoir la luminosit faible de la +solution. + +Quand une solution de sel de baryum radifre contient des cristaux qui +s'y sont dposs, ces cristaux sont lumineux au sein de la solution, et +ils le sont bien plus que la solution elle-mme, de sorte que, dans ces +conditions, ils semblent seuls lumineux. + +M. Giesel a prpar du platinocyanure de baryum radifre. Quand ce sel +vient de cristalliser, il a l'aspect du platinocyanure de baryum +ordinaire, et il est trs lumineux. Mais peu peu le sel se colore +spontanment et prend une teinte brune, en mme temps que les cristaux +deviennent dichroques. A cet tat, le sel est bien moins lumineux, +quoique sa radioactivit ait augment[81]. Le platinocyanure de radium, +prpar par M. Giesel, s'altre encore bien plus rapidement. + + [81] GIESEL, _Wied. Ann._, t. LXIX, p. 91. + +Les composs de radium constituent le premier exemple de substances +spontanment lumineuses. + + +_Dgagement de chaleur par les sels de radium._--Tout rcemment MM. +Curie et Laborde ont trouv que _les sels de radium sont le sige d'un +dgagement de_ _chaleur spontan et continu_[82]. Ce dgagement de +chaleur a pour effet de maintenir les sels de radium une temprature +plus leve que la temprature ambiante; l'excs de temprature dpend +d'ailleurs de l'isolement thermique de la substance. Cet excs de +temprature peut tre mis en vidence par une exprience grossire faite +au moyen de deux thermomtres mercure ordinaires. On utilise deux +vases isolateurs thermiques vide, identiques entre eux. Dans l'un des +vases on place une ampoule de verre contenant 7dg de bromure de +radium pur; dans le deuxime vase on place une autre ampoule de verre +toute pareille qui contient une substance inactive quelconque, par +exemple du chlorure de baryum. La temprature de chaque enceinte est +indique par un thermomtre dont le rservoir est plac au voisinage +immdiat de l'ampoule. L'ouverture des isolateurs est ferme par du +coton. Quand l'quilibre de temprature est tabli, le thermomtre qui +se trouve dans le mme vase que le radium indique constamment une +temprature suprieure celle indique par l'autre thermomtre; l'excs +de temprature observ tait de 3. + + [82] CURIE et LABORDE, _Comptes rendus_, 16 mars 1903. + +On peut valuer la quantit de chaleur dgage par le radium l'aide du +calorimtre glace de Bunsen. En plaant dans ce calorimtre une +ampoule de verre qui contient le sel de radium, on constate un apport +continu de chaleur qui s'arrte ds qu'on loigne le radium. La mesure +faite avec un sel de radium prpar depuis longtemps indique que chaque +gramme de radium dgage environ 80 petites calories pendant chaque +heure. Le radium dgage donc pendant une heure une quantit de chaleur +suffisante pour fondre son poids de glace, et un atome gramme (225g) de +radium dgagerait en une heure 18000cal, soit une quantit de chaleur +comparable celle qui est produite par la combustion d'un atome gramme +(1g) d'hydrogne. Un dbit de chaleur aussi considrable ne saurait +tre expliqu par aucune raction chimique ordinaire, et cela d'autant +plus que l'tat du radium semble rester le mme pendant des annes. On +pourrait penser que le dgagement de chaleur est d une transformation +de l'atome de radium lui-mme, transformation ncessairement trs lente. +S'il en tait ainsi, on serait amen conclure que les quantits +d'nergie mises en jeu dans la formation et dans la transformation des +atomes sont considrables et dpassent tout ce qui nous est connu. + +On peut encore valuer la chaleur dgage par le radium diverses +tempratures en l'utilisant pour faire bouillir un gaz liqufi et en +mesurant le volume du gaz qui se dgage. On peut faire cette exprience +avec du chlorure de mthyle ( -21). L'exprience a t faite par MM. +Dewar et Curie avec l'oxygne liquide ( -180) et avec l'hydrogne +liquide ( -252). Ce dernier corps convient particulirement bien pour +raliser l'exprience. Une prouvette A, entoure d'un isolateur +thermique vide, contient de l'hydrogne liquide H (_fig._ 10); elle +est munie d'un tube de dgagement _t_ qui permet de recueillir le gaz +dans une prouvette gradue E remplie d'eau. L'prouvette A et son +isolateur plongent dans un bain d'hydrogne liquide H'. Dans ces +conditions aucun dgagement gazeux ne se produit dans l'prouvette A. +Lorsque l'on introduit, dans l'hydrogne liquide contenu dans cette +prouvette, une ampoule qui contient 7dg de bromure de radium, il se +fait un dgagement continu de gaz, et l'on recueille 73cm3 de gaz +par minute. + +[Illustration: Fig. 10.] + +Un sel de radium solide qui vient d'tre prpar dgage une quantit de +chaleur relativement faible; mais ce dbit de chaleur augmente +continuellement et tend vers une valeur dtermine qui n'est pas encore +tout fait atteinte au bout d'un mois. Quand on dissout dans l'eau un +sel de radium et qu'on enferme la solution en tube scell, la quantit +de chaleur dgage par la solution est d'abord faible; elle augmente +ensuite et tend devenir constante au bout d'un mois; le dbit de +chaleur est alors le mme que celui d au mme sel l'tat solide. + +Quand on a mesur l'aide du calorimtre Bunsen la chaleur dgage par +un sel de radium contenu dans une ampoule de verre, certains rayons +pntrants du radium traversent l'ampoule et le calorimtre sans y tre +absorbs. Pour voir si ces rayons emportent une quantit d'nergie +apprciable, on peut refaire une mesure en entourant l'ampoule d'une +feuille de plomb de 2mm d'paisseur; on trouve que, dans ces conditions, +le dgagement de chaleur est augment de 4 pour 100 environ de sa +valeur; l'nergie mise par le radium sous forme de rayons pntrants +n'est donc nullement ngligeable. + + +_Effets chimiques produits par les nouvelles substances radioactives. +Colorations._--Les radiations mises par les substances fortement +radioactives sont susceptibles de provoquer certaines transformations, +certaines ractions chimiques. Les rayons mis par les produits +radifres exercent des actions colorantes sur le verre et la +porcelaine[83]. + + [83] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, t. CXXIX, novembre 1899, p. + 823. + +La coloration du verre, gnralement brune ou violette, est trs +intense; elle se produit dans la masse mme du verre, elle persiste +aprs l'loignement du radium. Tous les verres se colorent en un temps +plus ou moins long, et la prsence du plomb n'est pas ncessaire. Il +convient de rapprocher ce fait de celui, observ rcemment, de la +coloration des verres des tubes vide producteurs des rayons de Rntgen +aprs un long usage. + +M. Giesel a montr que les sels halodes cristalliss des mtaux +alcalins (sel gemme, sylvine) se colorent sous l'influence du radium, +comme sous l'action des rayons cathodiques. M. Giesel montre que l'on +obtient des colorations du mme genre en faisant sjourner les sels +alcalins dans la vapeur de sodium[84]. + + [84] GIESEL, _Soc. de Phys. allemande_, janvier 1900. + +J'ai tudi la coloration d'une collection de verres de composition +connue, qui m'a t obligeamment prte cet effet par M. Le Chatelier. +Je n'ai pas observ de grande varit dans la coloration. Elle est +gnralement violette, jaune, brune ou grise. Elle semble lie la +prsence des mtaux alcalins. + +Avec les sels alcalins purs cristalliss on obtient des colorations plus +varies et plus vives; le sel, primitivement blanc, devient bleu, vert, +jaune brun, etc. + +M. Becquerel a montr que le phosphore blanc est transform en phosphore +rouge par l'action du radium. + +Le papier est altr et color par l'action du radium. Il devient +fragile, s'effrite et ressemble enfin une passoire crible de trous. + +Dans certaines circonstances il y a production d'ozone dans le voisinage +de composs trs actifs. Les rayons qui sortent d'une ampoule scelle, +renfermant du radium, ne produisent pas d'ozone dans l'air qu'ils +traversent. Au contraire, une forte odeur d'ozone se dgage quand on +ouvre l'ampoule. D'une manire gnrale l'ozone se produit dans l'air, +quand il y a communication directe entre celui-ci et le radium. La +communication par un conduit mme extrmement troit est suffisante; il +semble que la production d'ozone soit lie la propagation de la +radioactivit induite, dont il sera question plus loin. + +Les composs radifres semblent s'altrer avec le temps, sans doute sous +l'action de leur propre radiation. On a vu plus haut que les cristaux de +chlorure de baryum radifres qui sont incolores au moment du dpt +prennent peu peu une coloration tantt jaune ou orange, tantt rose; +cette coloration disparat par la dissolution. Le chlorure de baryum +radifre dgage des composs oxygns du chlore: le bromure dgage du +brome. Ces transformations lentes s'affirment gnralement quelque temps +aprs la prparation du produit solide, lequel, en mme temps, change +d'aspect et de couleur, en prenant une teinte jaune ou violace. La +lumire mise devient aussi plus violace. + +Les sels de radium purs semblent prouver les mmes transformations que +ceux qui contiennent du baryum. Toutefois les cristaux de chlorure, +dposs en solution acide, ne se colorent pas sensiblement pendant un +temps qui est suffisant, pour que les cristaux de chlorure de baryum +radifres, riches en radium, prennent une coloration intense. + + +_Dgagement de gaz en prsence des sels de radium._--Une solution de +bromure de radium dgage des gaz d'une manire continue[85]. Ces gaz +sont principalement de l'hydrogne et de l'oxygne, et la composition du +mlange est voisine de celle de l'eau; on peut admettre qu'il y a +dcomposition de l'eau en prsence du sel de radium. + + [85] GIESEL, _Ber._, 1903, p. 347.--RAMSAY et SODDY, _Phys. + Zeitschr._, 15 septembre 1903. + +Les sels solides de radium (chlorure, bromure) donnent aussi lieu un +dgagement continu de gaz. Ces gaz remplissent les pores du sel solide +et se dgagent assez abondamment quand on dissout le sel. On trouve dans +le mlange gazeux de l'hydrogne, de l'oxygne, de l'acide carbonique, +de l'hlium; le spectre des gaz prsente aussi quelques raies +inconnues[86]. + + [86] RAMSAY et SODDY, _loc. cit._ + +On peut attribuer des dgagements gazeux deux accidents qui se sont +produits dans les expriences de M. Curie. Une ampoule de verre mince +scelle, remplie presque compltement par du bromure de radium solide et +sec, a fait explosion deux mois aprs la fermeture sous l'effet d'un +faible chauffement; l'explosion tait probablement due la pression du +gaz intrieur. Dans une autre exprience une ampoule contenant du +chlorure de radium prpar depuis longtemps communiquait avec un +rservoir d'assez grand volume dans lequel on maintenait un vide trs +parfait. L'ampoule ayant t soumise un chauffement assez rapide vers +300, le sel fit explosion; l'ampoule fut brise, et le sel fut projet + distance; il ne pouvait y avoir de pression notable dans l'ampoule au +moment de l'explosion. L'appareil avait d'ailleurs t soumis un essai +de chauffage dans les mmes conditions en l'absence du sel de radium, et +aucun accident ne s'tait produit. + +Ces expriences montrent qu'il y a danger chauffer du sel de radium +prpar depuis longtemps et qu'il y a aussi danger conserver pendant +longtemps du radium en tube scell. + + +_Production de thermoluminescence._--Certains corps, tels que la +fluorine, deviennent lumineux quand on les chauffe; ils sont +thermoluminescents; leur luminosit s'puise au bout de quelque temps; +mais la facult de devenir de nouveau lumineux par la chaleur est +restitue ces corps par l'action d'une tincelle et aussi par l'action +du radium. Le radium peut donc restituer ces corps leurs proprits +thermoluminescentes[87]. Lors de la chauffe la fluorine prouve une +transformation qui est accompagne d'une mission de lumire. Quand la +fluorine est ensuite soumise l'action du radium, une transformation se +refait en sens inverse, et elle est encore accompagne d'une mission de +lumire. + + [87] BECQUEREL, _Rapports au Congrs de Physique_, 1900. + +Un phnomne absolument analogue se produit pour le verre expos aux +rayons du radium. L aussi une transformation se produit dans le verre, +pendant qu'il est lumineux sous l'action des rayons du radium; cette +transformation est mise en vidence par la coloration qui apparat et +augmente progressivement. Quand on chauffe ensuite le verre ainsi +modifi, la transformation inverse se produit, la coloration disparat, +et ce phnomne est accompagn de production de lumire. Il parat fort +probable qu'il y a l une modification de nature chimique, et la +production de lumire est lie cette modification. Ce phnomne +pourrait tre gnral. Il pourrait se faire que la production de +fluorescence par l'action du radium et la luminosit des substances +radifres fussent ncessairement lies un phnomne de transformation +chimique ou physique de la substance qui met la lumire. + + +_Radiographies._--L'action radiographique des nouvelles substances +radioactives est trs intense. Toutefois la manire d'oprer doit tre +trs diffrente avec le polonium et le radium. Le polonium n'agit qu' +trs petite distance, et son action est considrablement affaiblie par +des crans solides; il est facile de la supprimer pratiquement au moyen +d'un cran peu pais (1mm de verre). Le radium agit des distances +considrablement plus grandes. L'action radiographique des rayons du +radium s'observe plus de 2m de distance dans l'air, et cela mme quand +le produit radiant est enferm dans une ampoule de verre. Les rayons qui +agissent dans ces conditions appartiennent aux groupes #b# et #g#. +Grce aux diffrences qui existent entre la transparence de diverses +matires pour les rayons, on peut, comme avec les rayons Rntgen, +obtenir des radiographies de divers objets. Les mtaux sont, en gnral, +opaques, sauf l'aluminium qui est trs transparent. Il n'existe pas de +diffrence de transparence notable entre les chairs et les os. On peut +oprer grande distance et avec des sources de trs petites dimensions; +on a alors des radiographies trs fines. Il est trs avantageux, pour la +beaut des radiographies, de renvoyer les rayons #b# de ct, au moyen +d'un champ magntique, et de n'utiliser que les rayons #g#. Les rayons +#b#, en traversant l'objet radiographier, prouvent, en effet, une +certaine diffusion et occasionnent un certain flou. En les supprimant, +on est oblig d'employer des temps de pose plus grands, mais les +rsultats sont meilleurs. La radiographie d'un objet, tel qu'un +porte-monnaie, demande un jour avec une source radiante constitue par +quelques centigrammes de sel de radium, enferm dans une ampoule de +verre et plac 1m de la plaque sensible, devant laquelle se trouve +l'objet. Si la source est 20cm de distance de la plaque, le mme +rsultat est obtenu en une heure. Au voisinage immdiat de la source +radiante, une plaque sensible est instantanment impressionne. + +[Illustration: Fig. 11. + +Radiographie obtenue avec les rayons du radium.] + + +_Effets physiologiques._--Les rayons du radium exercent une action sur +l'piderme. Cette action a t observe par M. Walkhoff et confirme par +M. Giesel, puis par MM. Becquerel et Curie[88]. + + [88] WALKHOFF, _Phot. Rundschau_, octobre 1900.--GIESEL, _Berichte + d. deutsch. chem. Gesell._, t. XXIII.--BECQUEREL et CURIE, _Comptes + rendus_, t. CXXXII, p. 1289. + +Si l'on place sur la peau une capsule en cellulod ou en caoutchouc +mince renfermant un sel de radium trs actif et qu'on l'y laisse +pendant quelque temps, une rougeur se produit sur la peau, soit de +suite, soit au bout d'un temps qui est d'autant plus long que l'action a +t plus faible et moins prolonge; cette tache rouge apparat +l'endroit qui a t expos l'action; l'altration locale de la peau se +manifeste et volue comme une brlure. Dans certains cas il se forme une +ampoule. Si l'exposition a t prolonge, il se produit une ulcration +trs longue gurir. Dans une exprience, M. Curie a fait agir sur son +bras un produit radiant relativement peu actif pendant 10 heures. La +rougeur se manifesta de suite, et il se forma plus tard une plaie qui +mit 4 mois gurir. L'piderme a t dtruit localement, et n'a pu se +reconstituer l'tat sain que lentement et pniblement avec formation +d'une cicatrice trs marque. Une brlure au radium avec exposition +d'une demi-heure apparut au bout de 15 jours, forma une ampoule et +gurit en 15 jours. Une autre brlure, faite avec une exposition de 8 +minutes seulement, occasionna une tache rouge qui apparut au bout de 2 +mois seulement et son effet fut insignifiant. + +L'action du radium sur la peau peut se produire travers les mtaux, +mais elle est affaiblie. Pour se garantir de l'action, il faut viter de +garder longtemps le radium sur soi autrement qu'envelopp dans une +feuille de plomb. + +L'action du radium sur la peau a t tudie par M. le Dr Danlos, +l'hpital Saint-Louis, comme procd de traitement de certaines maladies +de la peau, procd comparable au traitement par les rayons Rntgen ou +la lumire ultra-violette. Le radium donne ce point de vue des +rsultats encourageants; l'piderme partiellement dtruit par l'action +du radium se reforme l'tat sain. L'action du radium est plus profonde +que celle de la lumire, et son emploi est plus facile que celui de la +lumire ou des rayons Rntgen. L'tude des conditions de l'application +est ncessairement un peu longue, parce qu'on ne peut se rendre compte +immdiatement de l'effet de l'application. + +M. Giesel a remarqu l'action du radium sur les feuilles des plantes. +Les feuilles soumises l'action jaunissent et s'effritent. + +M. Giesel a galement dcouvert l'action des rayons du radium sur +l'oeil[89]. Quand on place dans l'obscurit un produit radiant au +voisinage de la paupire ferme ou de la tempe, on a la sensation d'une +lumire qui remplit l'oeil. Ce phnomne a t tudi par MM. Himstedt +et Nagel[90]. Ces physiciens ont montr que tous les milieux de l'oeil +deviennent fluorescents par l'action du radium, et c'est ce qui explique +la sensation de lumire perue. Les aveugles chez lesquels la rtine est +intacte, sont sensibles l'action du radium, tandis que ceux dont la +rtine est malade n'prouvent pas la sensation lumineuse due aux rayons. + + [89] GIESEL, _Naturforscherrersammlung_, Mnchen, 1899. + + [90] HIMSTEDT et NAGEL, _Ann. der Physik_, t. IV, 1901. + +Les rayons du radium empchent ou entravent le dveloppement des +colonies microbiennes, mais cette action n'est pas trs intense[91]. + + [91] ASCHKINASS et CASPARI, _Ann. der Physik_, t. VI, 1901, p. 570. + +Rcemment, M. Danysz a montr que les rayons du radium agissent +nergiquement sur la moelle et sur le cerveau. Aprs une action d'une +heure, des paralysies se produisent chez les animaux soumis aux +expriences, et ceux-ci meurent gnralement au bout de quelques +jours[92]. + + [92] DANYSZ, _Comptes rendus_, 16 fvrier 1903. + + +_Action de la temprature sur le rayonnement._--On n'a encore que peu de +renseignements sur la manire dont varie l'mission des corps +radioactifs avec la temprature. Nous savons cependant que l'mission +subsiste aux basses tempratures. M. Curie a plac dans l'air liquide +un tube de verre qui contenait du chlorure de baryum radifre[93]. La +luminosit du produit radiant persiste dans ces conditions. Au moment o +l'on retire le tube de l'enceinte froide, il parat mme plus lumineux +qu' la temprature ambiante. A la temprature de l'air liquide, le +radium continue exciter la fluorescence du sulfate d'uranyle et de +potassium. M. Curie a vrifi par des mesures lectriques que le +rayonnement, mesur une certaine distance de la source radiante, +possde la mme intensit quand le radium est la temprature ambiante, +ou quand il est dans une enceinte la temprature de l'air liquide. +Dans ces expriences, le radium tait plac au fond d'un tube ferm un +bout. Les rayons sortaient du tube par le bout ouvert, traversaient un +certain espace d'air et taient recueillis dans un condensateur. On +mesurait l'action des rayons sur l'air du condensateur, soit en laissant +le tube dans l'air, soit en l'entourant d'air liquide jusqu' une +certaine hauteur. Le rsultat obtenu tait le mme dans les deux cas. + + [93] CURIE, _Socit de Physique_, 2 mars 1900. + +Quand on porte le radium une temprature leve, sa radioactivit +subsiste. Le chlorure de baryum radifre qui vient d'tre fondu (vers +800) est radioactif et lumineux. Toutefois, une chauffe prolonge +temprature leve a pour effet d'abaisser temporairement la +radioactivit du produit. La baisse est trs importante, elle peut +constituer 75 pour 100 du rayonnement total. La baisse proportionnelle +est moins grande sur les rayons absorbables que sur les rayons +pntrants, qui sont sensiblement supprims par la chauffe. Avec le +temps, le rayonnement du produit reprend l'intensit et la composition +qu'il avait avant la chauffe; ce rsultat est atteint au bout de 2 mois +environ partir de la chauffe. + + + + +CHAPITRE IV. + +LA RADIOACTIVIT INDUITE. + + +_Communication de la radioactivit des substances primitivement +inactives._--Au cours de nos recherches sur les substances radioactives, +nous avons remarqu, M. Curie et moi, que toute substance qui sjourne +pendant quelque temps au voisinage d'un sel radifre devient elle-mme +radioactive[94]. Dans notre premire publication ce sujet, nous nous +sommes attachs prouver que la radioactivit, ainsi acquise par des +substances primitivement inactives, n'est pas due un transport de +poussires radioactives qui seraient venues se poser la surface de ces +substances. Ce fait, actuellement certain, est prouv en toute vidence +par l'ensemble des expriences qui seront dcrites ici, et notamment par +les lois suivant lesquelles la radioactivit provoque dans les +substances naturellement inactives disparat quand on soustrait ces +substances l'action du radium. + + [94] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 6 novembre 1899. + +Nous avons donn au phnomne nouveau ainsi dcouvert le nom de +_radioactivit induite_. + +Dans la mme publication, nous avons indiqu les caractres essentiels +de la radioactivit induite. Nous avons activ des lames de substances +diverses, en les plaant au voisinage de sels radifres solides et nous +avons tudi la radioactivit de ces lames par la mthode lectrique. +Nous avons observ ainsi les faits suivants: + +1 L'activit d'une lame expose l'action du radium augmente avec le +temps de l'exposition en se rapprochant d'une certaine limite, suivant +une loi asymptotique. + +2 L'activit d'une lame qui a t active par l'action du radium et qui +a t ensuite soustraite cette action disparat en quelques jours. +Cette activit induite tend vers zro en fonction du temps, suivant une +loi asymptotique. + +3 Toutes conditions gales d'ailleurs, la radioactivit induite par un +mme produit radifre sur diverses lames est indpendante de la nature +de la lame. Le verre, le papier, les mtaux s'activent avec la mme +intensit. + +4 La radioactivit induite sur une mme lame par divers produits +radifres a une valeur limite d'autant plus leve que le produit est +plus actif. + +Peu de temps aprs, M. Rutherford publia un travail, duquel il rsulte +que les composs du thorium sont capables de produire le phnomne de la +radioactivit induite[95]. M. Rutherford trouva pour ce phnomne les +mmes lois que celles qui viennent d'tre exposes, et il dcouvrit en +plus ce fait important, que les corps chargs d'lectricit ngative +s'activent plus nergiquement que les autres. M. Rutherford observa +d'ailleurs que l'air qui a pass sur de l'oxyde de thorium conserve +pendant 10 minutes environ une conductibilit notable. L'air qui est +dans cet tat communique la radioactivit induite des substances +inactives, surtout celles charges ngativement. M. Rutherford +interprte ses expriences en admettant que les composs du thorium, et +surtout l'oxyde, mettent une _manation radioactive_ particulire, +susceptible d'tre entrane par les courants d'air et charge +d'lectricit positive. Cette manation serait la cause de la +radioactivit induite. M. Dorn a reproduit, avec les sels de baryum +radifres, les expriences que M. Rutherford avait faites avec de +l'oxyde de thorium[96]. + + [95] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier et fvrier 1900. + + [96] DORN, _Abh. Naturforsch. Gesell. Halle_, juin 1900. + +M. Debierne a montr que l'actinium provoque, d'une faon extrmement +intense, l'activit induite des corps placs dans son voisinage. De mme +que pour le thorium, il se produit un entranement considrable de +l'activit par les courants d'air[97]. + + [97] DEBIERNE, _Comptes rendus_, 30 juillet 1900; 16 fvrier 1903. + +La radioactivit induite se prsente sous des aspects trs varis, et +quand on produit l'activation d'une substance au voisinage du radium +l'air libre, on obtient des rsultats irrguliers. MM. Curie et Debierne +ont remarqu que le phnomne est, au contraire, trs rgulier quand on +opre en vase clos; ils ont donc tudi l'activation en enceinte +ferme[98]. + + [98] CURIE et DEBIERNE, _Comptes rendus_, 4 mars 1901. + + +_Activation en enceinte ferme._--La radioactivit induite est la fois +plus intense et plus rgulire quand on opre en vase clos. La matire +active est place dans une petite ampoule en verre _a_ ouverte en _o_ +(_fig._ 11) au milieu d'une enceinte close. Diverses plaques A, B, C, D, +E places dans l'enceinte deviennent radioactives au bout d'un jour +d'exposition. L'activit est la mme, quelle que soit la nature de la +plaque, dimensions gales plomb, cuivre, aluminium, verre, bonite, +cire, carton, paraffine. L'activit d'une face de l'une des lames est +d'autant plus grande, que l'espace libre en regard de cette face est +plus grand. + +Si l'on rpte l'exprience prcdente avec l'ampoule _a_ compltement +ferme, on n'obtient aucune activit induite. + +Le rayonnement du radium n'intervient pas directement dans la +production de la radioactivit induite. C'est ainsi que, dans +l'exprience prcdente, la lame D, protge du rayonnement par l'cran +en plomb pais PP, est active autant que B et E. + +[Illustration: Fig. 12.] + +La radioactivit se transmet par l'air de proche en proche depuis la +matire radiante jusqu'au corps activer. Elle peut mme se transmettre +au loin par des tubes capillaires trs troits. + +La radioactivit induite est la fois plus intense et plus rgulire, +si l'on remplace le sel radifre activant solide par sa dissolution +aqueuse. + +Les liquides sont susceptibles d'acqurir la radioactivit induite. On +peut, par exemple, rendre radioactive l'eau pure, en la plaant dans un +vase l'intrieur d'une enceinte close qui renferme galement une +solution d'un sel radifre. + +Certaines substances deviennent lumineuses, quand on les place dans une +enceinte activante (corps phosphorescents et fluorescents, verre, +papier, coton, eau, solutions salines). Le sulfure de zinc +phosphorescent est particulirement brillant dans ces conditions. La +radioactivit de ces corps lumineux est cependant la mme que celle d'un +morceau de mtal ou autre corps qui s'active dans les mmes conditions +sans devenir lumineux. + +Quelle que soit la substance que l'on active en vase clos, cette +substance prend une activit qui augmente avec le temps et finit par +atteindre _une valeur limite_, toujours la mme, quand on opre avec la +mme matire activante et le mme dispositif exprimental. + +_La radioactivit induite limite est indpendante de la nature et de la +pression du gaz qui se trouve dans l'enceinte activante_ (air, +hydrogne, acide carbonique). + +_La radioactivit induite limite dans une mme enceinte dpend seulement +de la quantit de radium qui s'y trouve_ l'tat de solution, et semble +lui tre proportionnelle. + + +_Rle des gaz dans les phnomnes de radioactivit induite. +manation._--Les gaz prsents dans une enceinte qui renferme un sel +solide ou une solution de sel de radium sont radioactifs. Cette +radioactivit persiste si l'on aspire les gaz avec une trompe et qu'on +les recueille dans une prouvette. Les parois de l'prouvette deviennent +alors elles-mmes radioactives, et le verre de l'prouvette est lumineux +dans l'obscurit. L'activit et la luminosit de l'prouvette +disparaissent ensuite compltement, mais fort lentement, et l'on peut au +bout d'un mois constater encore la radioactivit. + +Ds le dbut de nos recherches, nous avons, M. Curie et moi, extrait en +chauffant la pechblende un gaz fortement radioactif, mais, comme dans +l'exprience prcdente, l'activit de ce gaz avait fini par disparatre +compltement[99]. + + [99] P. CURIE et Mme CURIE, _Rapports au Congrs de Physique_, 1900. + +Ainsi, pour le thorium, le radium, l'actinium, la radioactivit induite +se propage de proche en proche travers les gaz, depuis le corps actif +jusqu'aux parois de l'enceinte qui le renferme, et la proprit +activante est entrane avec le gaz lui-mme, quand on extrait celui-ci +de l'enceinte. + +Quand on mesure la radioactivit de matires radifres par la mthode +lectrique au moyen de l'appareil (_fig._ 1) l'air entre les plateaux +devient galement radioactif; cependant, en envoyant un courant d'air +entre les plateaux, on n'observe pas de baisse notable dans l'intensit +du courant, ce qui prouve que la radioactivit rpandue dans l'espace +entre les plateaux est peu importante par rapport celle du radium +lui-mme l'tat solide. + +Il en est tout autrement dans le cas du thorium. Les irrgularits que +j'avais observes en mesurant la radioactivit des composs du thorium +provenaient du fait qu' cette poque je travaillais avec un +condensateur ouvert l'air; or le moindre courant d'air produit un +changement considrable dans l'intensit du courant, parce que la +radioactivit rpandue dans l'espace au voisinage du thorium est +importante par rapport la radioactivit de la substance. + +Cet effet est encore bien plus marqu pour l'actinium. Un compos trs +actif d'actinium parat beaucoup moins actif quand on envoie un courant +d'air sur la substance. + +L'nergie radioactive est donc renferme dans les gaz sous une forme +spciale. M. Rutherford suppose que certains corps radioactifs dgagent +constamment un gaz matriel radioactif qu'il appelle _manation_. C'est +ce gaz qui aurait la proprit de rendre radioactifs les corps qui se +trouvent dans l'espace o il est rpandu. Les corps qui mettent de +l'manation sont le radium, le thorium et l'actinium. + + +_Dsactivation l'air libre des corps solides activs._--Un corps +solide, qui a t activ par le radium dans une enceinte activante +pendant un temps suffisant, et qui a t ensuite retir de l'enceinte, +se dsactive l'air libre suivant une loi d'allure exponentielle qui +est la mme pour tous les corps et qui est reprsente par la formule +suivante[100]: + + I = I_0 ( _a e_^{-t/#Th#_1} - (_a_ - 1) _e_^{-t/#Th_2}), + +I_{0} tant l'intensit initiale du rayonnement au moment o l'on retire +la lame de l'enceinte, I l'intensit au temps _t_; _a_ est un +coefficient numrique _a_ = 4.20; #Th#_{1} et #Th#_{2} sont des +constantes de temps: #Th#_{1} = 2420 secondes, #Th#_{2} = 1860 secondes. +Au bout de 2 ou 3 heures cette loi se rduit sensiblement une +exponentielle simple: l'influence de la seconde exponentielle sur la +valeur de I ne se fait plus sentir. La loi de dsactivation est alors +telle que l'intensit du rayonnement baisse de la moiti de sa valeur en +28 minutes. Cette loi finale peut tre considre comme caractristique +de la dsactivation l'air libre des corps solides activs par le +radium. + + [100] CURIE et DANNE, _Comptes rendus_, 9 fvrier 1903. + +Les corps solides activs par l'actinium se dsactivent l'air libre +suivant une loi exponentielle voisine de la prcdente. Mais cependant +la dsactivation est un peu plus lente[101]. + + [101] DEBIERNE, _Comptes rendus_, 16 fvrier 1903. + +Les corps solides activs par le thorium se dsactivent beaucoup plus +lentement; l'intensit du rayonnement baisse de moiti en 11 +heures[102]. + + [102] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, fvrier 1900. + +_Dsactivation en enceinte close. Vitesse de destruction de +l'manation[103]._--Une enceinte ferme active par le radium et +soustraite ensuite son action, se dsactive suivant une loi beaucoup +moins rapide que celle de la dsactivation l'air libre. On peut, par +exemple, faire l'exprience avec un tube en verre que l'on active +intrieurement, en le mettant pendant un certain temps en communication +avec une solution d'un sel de radium. On scelle ensuite le tube la +lampe, et l'on mesure l'intensit du rayonnement mis l'extrieur par +les parois du tube, pendant que la dsactivation se produit. + + [103] P. CURIE, _Comptes rendus_, 17 novembre 1902. + +La loi de dsactivation est une loi exponentielle. Elle est donne avec +une grande exactitude par la formule + + I = I_0 _e_^{-t/#Th#} + +I_{0} intensit du rayonnement initial; + +I, intensit du rayonnement au temps _t_; + +#Th#, une constante de temps #Th# = 4.970 10^5 secondes. + +L'intensit du rayonnement diminue de moiti en 4 jours. + +Cette loi de dsactivation est absolument invariable, quelles que soient +les conditions de l'exprience (dimensions de l'enceinte, nature des +parois, nature du gaz dans l'enceinte, dure de l'activation, etc.). La +loi de dsactivation reste la mme, quelle que soit la temprature entre +-180 et +450. Cette loi de dsactivation est donc tout fait +caractristique et pourrait servir dfinir un _talon de temps_ +absolument indpendant. + +Dans ces expriences, c'est l'nergie radioactive accumule dans le gaz +qui entretient l'activit des parois. Si, en effet, on supprime le gaz +en faisant le vide dans l'enceinte, on constate que les parois se +dsactivent ensuite suivant le mode rapide de dsactivation, l'intensit +du rayonnement diminuant de moiti en 28 minutes. Ce mme rsultat est +obtenu en substituant dans l'enceinte de l'air ordinaire l'air activ. + +La loi de dsactivation avec baisse de moiti en 4 jours est donc +caractristique de la disparition de l'nergie radioactive accumule +dans le gaz. Si l'on se sert de l'expression adopte par M. Rutherford, +on peut dire que l'manation du radium disparat spontanment en +fonction du temps avec baisse de moiti en 4 jours. + +L'manation du thorium est d'une autre nature et disparat beaucoup plus +rapidement. Le pouvoir d'activation diminue de moiti en 1 minute 10 +secondes environ. + +L'manation de l'actinium disparat encore plus rapidement; la baisse de +moiti a lieu en quelques secondes. + +MM. Elster et Geitel ont montr qu'il existe toujours dans l'air +atmosphrique, en trs faible proportion, une manation radioactive +analogue celles mises par les corps radioactifs. Des fils mtalliques +tendus dans l'air et maintenus un potentiel ngatif s'activent sous +l'influence de cette manation. L'air que l'on aspire au moyen d'un tube +enfonc dans le sol est particulirement charg d'manation[104]. +L'origine de cette manation est encore inconnue. + + [104] ELSTER et GEITEL, _Physik. Zeitschrift_, 15 septembre 1902. + +L'air extrait de certaines eaux minrales contient de l'manation tandis +que l'air contenu dans l'eau de la mer et des rivires en est peu prs +exempt. + + +_Nature des manations._--Suivant M. Rutherford l'manation d'un corps +radioactif est un gaz matriel radioactif qui s'chappe de ce corps. En +effet, bien des points de vue, l'manation du radium se comporte comme +un gaz ordinaire. + +Quand on met en communication deux rservoirs en verre dont l'un +contient de l'manation tandis que l'autre n'en contient pas, +l'manation passe en se diffusant dans le deuxime rservoir, et quand +l'quilibre est tabli, on constate que l'manation s'est partage entre +les deux rservoirs comme le ferait un gaz ordinaire: si les deux +rservoirs sont la mme temprature, l'manation se partage entre eux +dans le rapport de leurs volumes; s'ils sont des tempratures +diffrentes, elle se partage entre eux comme un gaz parfait obissant +aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac. Pour tablir ce rsultat il +suffit de mesurer le rayonnement du premier rservoir avant et aprs le +partage; ce rayonnement est proportionnel la quantit d'manation +contenue dans le rservoir. Mais, comme la diffusion de l'manation +demande un certain temps jusqu' ce que l'quilibre soit tabli, il est +ncessaire, pour l'exactitude du calcul relatif l'exprience, de tenir +compte de la destruction spontane de l'manation avec le temps[105]. + + [105] P. CURIE et J. DANNE, _Comptes rendus_, 2 juin 1903. + +L'manation du radium se diffuse le long d'un tube troit suivant les +lois de la diffusion des gaz, et son coefficient de diffusion est +comparable celui de l'acide carbonique[106]. + + [106] P. CURIE et J. DANNE, _Comptes rendus_, 2 juin 1903. + +MM. Rutherford et Soddy ont montr que les manations du radium et du +thorium se condensent la temprature de l'air liquide, comme le +feraient des gaz qui seraient liqufiables cette temprature. Un +courant d'air charg d'manation perd ses proprits radioactives en +traversant un serpentin qui plonge dans l'air liquide; l'manation reste +condense dans le serpentin, et elle se retrouve l'tat gazeux quand +on rchauffe celui-ci. L'manation du radium se condense -150, celle +du thorium une temprature comprise entre -100 et -150[107]. On peut +faire l'exprience suivante: deux rservoirs de verre ferms, l'un +grand, l'autre petit, communiquent ensemble par un tube court muni d'un +robinet; ils sont remplis de gaz activ par le radium et sont par suite +tous les deux lumineux. On plonge le petit rservoir dans l'air liquide, +toute l'manation s'y condense; au bout d'un certain temps on spare +les deux rservoirs l'un de l'autre en fermant le robinet, et l'on +retire ensuite le petit rservoir de l'air liquide. On constate que +c'est le petit rservoir qui contient toute l'activit. Pour s'en +assurer il suffit d'observer la phosphorescence du verre des deux +rservoirs. Le grand rservoir n'est plus lumineux, tandis que le petit +est plus lumineux qu'au dbut de l'exprience. L'exprience est +particulirement brillante si l'on a eu soin d'enduire les parois des +deux rservoirs de sulfure de zinc phosphorescent. + + [107] RUTHERFORD et SODDY, _Phil. Mag._, mai 1903. + +Toutefois, si l'manation du radium est tout fait comparable un gaz +liqufiable, la temprature de condensation par refroidissement devrait +tre fonction de la quantit d'manation contenue dans un certain volume +d'air; ce qui n'a pas t signal. + +On doit aussi faire remarquer que l'manation passe avec une grande +facilit travers les trous ou les fissures les plus tnues des corps +solides, dans des conditions o les gaz matriels ordinaires ne peuvent +circuler qu'avec une lenteur extrme. + +Enfin, l'manation du radium se distingue d'un gaz matriel ordinaire en +ce qu'elle se dtruit spontanment quand elle est enferme en tube de +verre scell; tout au moins observe-t-on, dans ces conditions, la +disparition de la proprit radioactive. Cette proprit radioactive est +d'ailleurs encore actuellement la seule qui caractrise l'manation +notre connaissance, car jusqu' prsent on n'a encore tabli avec +certitude ni l'existence d'un spectre caractristique de l'manation, ni +une pression due l'manation. + +Toutefois tout rcemment MM. Ramsay et Soddy ont observ, dans le +spectre des gaz extraits du radium, des raies nouvelles qui pourraient, + leur avis, appartenir l'manation du radium. Ils ont aussi constat +que les gaz extraits du radium contiennent de l'hlium, et que ce +dernier gaz se forme spontanment en prsence de l'manation du +radium[108]. Si ces rsultats, dont l'importance est considrable, se +confirment, on pourra tre amen considrer l'manation comme un gaz +matriel instable, et l'hlium serait peut-tre un des produits de la +dsagrgation de ce gaz. + + [108] RAMSAY et SODDY, _Physikalische Zeitschrift_, 15 septembre 1903. + +Les manations du radium et du thorium ne semblent pas tre altres par +divers agents chimiques trs nergiques, et pour cette raison MM. +Rutherford et Soddy les assimilent des gaz de la famille de +l'argon[109]. + + [109] _Phil. Mag._, 1902, p. 580; 1903, p. 457. + + +_Variation d'activit des liquides activs et des solutions +radifres._--Un liquide quelconque devient radioactif lorsqu'il est +plac dans un vase dans une enceinte activante. Si l'on retire le +liquide de l'enceinte et qu'on le laisse l'air libre, il se dsactive +rapidement en transmettant son activit aux gaz et aux corps solides qui +l'entourent. Si l'on enferme un liquide activ dans un flacon ferm, il +se dsactive bien plus lentement et l'activit baisse alors de moiti en +4 jours, comme cela arriverait pour un gaz activ enferm dans un vase +clos. On peut expliquer ce fait en admettant que l'nergie radioactive +est emmagasine dans les liquides sous une forme identique celle sous +laquelle elle est emmagasine dans un gaz (sous forme d'manation). + +Une dissolution d'un sel radifre se comporte en partie d'une faon +analogue. Tout d'abord, il est fort remarquable que la solution d'un sel +de radium, qui est place depuis quelque temps dans une enceinte close, +n'est pas plus active que de l'eau pure place dans un vase contenu dans +la mme enceinte, lorsque l'quilibre d'activit s'est tabli. Si l'on +retire de l'enceinte la solution radifre et qu'on la laisse l'air +dans un vase largement ouvert, l'activit se rpand dans l'espace, et la +solution devient peu prs inactive, bien qu'elle contienne toujours le +radium. Si alors on enferme cette solution dsactive dans un flacon +ferm, elle reprend peu peu, en une quinzaine de jours, une activit +limite qui peut tre considrable. Au contraire, un liquide activ qui +ne renferme pas de radium et qui a t dsactiv l'air libre, ne +reprend pas son activit quand on le met dans un flacon ferm. + + +_Thorie de la radioactivit._--Voici, d'aprs MM. Curie et Debierne, +une thorie trs gnrale qui permet de coordonner les rsultats de +l'tude de la radioactivit induite, rsultats que je viens d'exposer et +qui constituent des faits indpendants de toute hypothse[110]. + + [110] CURIE et DEBIERNE, _Comptes rendus_, 29 juillet 1901. + +On peut admettre que chaque atome de radium fonctionne comme une source +continue et constante d'nergie, sans qu'il soit, d'ailleurs, ncessaire +de prciser d'o vient cette nergie. L'nergie radioactive qui +s'accumule dans le radium tend se dissiper de deux faons diffrentes: +1 par rayonnement (rayons chargs et non chargs d'lectricit); 2 par +conduction, c'est--dire par transmission de proche en proche aux corps +environnants, par l'intermdiaire des gaz et des liquides (dgagement +d'manation et transformation en radioactivit induite). + +La perte d'nergie radioactive, tant par rayonnement que par conduction, +crot avec la quantit d'nergie accumule dans le corps radioactif. Un +quilibre de rgime doit s'tablir ncessairement quand, la double +perte, dont je viens de parler, compense l'apport continu fait par le +radium. Cette manire de voir est analogue celle qui est en usage dans +les phnomnes calorifiques. Si, dans l'intrieur d'un corps, il se +fait, pour une raison quelconque, un dgagement continu et constant de +chaleur, la chaleur s'accumule dans le corps, et la temprature s'lve, +jusqu' ce que la perte de chaleur par rayonnement et par conduction +fasse quilibre l'apport continu de chaleur. + +En gnral, sauf dans certaines conditions spciales, l'activit ne se +transmet pas de proche en proche travers les corps solides. Lorsqu'on +conserve une dissolution en tube scell, la perte par rayonnement +subsiste seule, et l'activit radiante de la dissolution prend une +valeur leve. + +Si, au contraire, la dissolution se trouve dans un vase ouvert, la perte +d'activit de proche en proche, par conduction, devient considrable, +et, lorsque l'tat de rgime est atteint, l'activit radiante de la +dissolution est trs faible. + +L'activit radiante d'un sel radifre solide, laiss l'air libre, ne +diminue pas sensiblement, parce que, la propagation de la radioactivit +par conduction ne se faisant pas travers les corps solides, c'est +seulement une couche superficielle trs mince qui produit la +radioactivit induite. On constate, en effet, que la dissolution du mme +sel produit des phnomnes de radioactivit induite beaucoup plus +intenses. Avec un sel solide l'nergie radioactive s'accumule dans le +sel et se dissipe surtout par rayonnement. Au contraire, lorsque le sel +est en dissolution dans l'eau depuis quelques jours, l'nergie +radioactive est rpartie entre l'eau et le sel, et si on les spare par +distillation, l'eau entrane une grande partie de l'activit, et le sel +solide est beaucoup moins actif (10 ou 15 fois) qu'avant dissolution. +Ensuite le sel solide reprend peu peu son activit primitive. + +On peut chercher prciser encore davantage la thorie qui prcde, en +imaginant que la radioactivit du radium lui-mme se produit au moins +en grande partie par l'intermdiaire de l'nergie radioactive mise sous +forme d'manation. + +On peut admettre que chaque atome de radium est une source continue et +constante d'manation. En mme temps que cette forme d'nergie se +produit, elle prouve progressivement une transformation en nergie +radioactive de rayonnement Becquerel; la vitesse de cette transformation +est proportionnelle la quantit d'manation accumule. + +Quand une solution radifre est enferme dans une enceinte, l'manation +peut se rpandre dans l'enceinte et sur les parois. C'est donc l +qu'elle est transforme en rayonnement, tandis que la solution n'met +que peu de rayons Becquerel,--le rayonnement est, en quelque sorte, +_extrioris_. Au contraire, dans le radium solide, l'manation, ne +pouvant s'chapper facilement, s'accumule et se transforme sur place en +rayonnement Becquerel; ce rayonnement atteint donc une valeur +leve[111]. + + [111] CURIE, _Comptes rendus_, 26 janvier 1903. + +Si cette thorie de la radioactivit tait gnrale, il faudrait +admettre que tous les corps radioactifs mettent de l'manation. Or, +cette mission a t constate pour le radium, le thorium et l'actinium; +ce dernier corps en met normment mme l'tat solide. L'uranium et +le polonium ne semblent pas mettre d'manation, bien qu'ils mettent +des rayons Becquerel. Ces corps ne produisent pas la radioactivit +induite en vase clos comme les corps radioactifs cits prcdemment. Ce +fait n'est pas en contradiction absolue avec la thorie qui prcde. Si, +en effet, l'uranium et le polonium mettaient des manations qui se +dtruisent avec une trs grande rapidit, il serait trs difficile +d'observer l'entranement de ces manations par l'air et les effets de +radioactivit induite produits par elles sur les corps voisins. Une +telle hypothse n'est nullement invraisemblable, puisque les temps +pendant lesquels les quantits d'manation du radium et du thorium +diminuent de moiti sont entre eux comme 5000 est 1. On verra +d'ailleurs que dans certaines conditions l'uranium peut provoquer la +radioactivit induite. + + +_Autre forme de la radioactivit induite._--D'aprs la loi de +dsactivation l'air libre des corps solides activs par le radium, +l'activit radiante au bout d'une journe est peu prs insensible. + +Certains corps cependant font exception: tels sont le cellulod, la +paraffine, le caoutchouc, etc. Quand ces corps ont t activs assez +longtemps, ils se dsactivent plus lentement que ne le veut la loi, et +il faut souvent quinze ou vingt jours pour que l'activit devienne +insensible. Il semble que ces corps aient la proprit de s'imprgner de +l'nergie radioactive sous forme d'manation; ils la perdent ensuite peu + peu en produisant la radioactivit induite dans leur voisinage. + + +_Radioactivit induite volution lente._--On observe encore une tout +autre forme de radioactivit induite, qui semble se produire sur tous +les corps, quand ils ont sjourn pendant des mois dans une enceinte +activante. Quand ces corps sont retirs de l'enceinte, leur activit +diminue d'abord jusqu' une valeur trs faible suivant la loi ordinaire +(diminution de moiti en une demi-heure); mais, quand l'activit est +tombe 1/20000 environ de la valeur initiale, elle ne diminue plus ou +du moins elle volue avec une lenteur extrme, quelquefois mme elle va +en augmentant. Nous avons des lames de cuivre, d'aluminium, de verre qui +conservent ainsi une activit rsiduelle depuis plus de six mois. + +Ces phnomnes d'activit induite semblent tre d'une tout autre nature +que ceux ordinaires, et ils offrent une volution beaucoup plus lente. + +Un temps considrable est ncessaire aussi bien pour la production que +pour la disparition de cette forme de radioactivit induite. + + +_Radioactivit induite sur des substances qui sjournent en dissolution +avec le radium._--Quand on traite un minerai radioactif contenant du +radium, pour en extraire ce corps, et tant que le travail n'est pas +avanc, on ralise des sparations chimiques, aprs lesquelles la +radioactivit se trouve entirement avec l'un des produits de la +raction, l'autre produit tant entirement inactif. On spare ainsi +d'un ct des produits radiants qui peuvent tre plusieurs centaines de +fois plus actifs que l'uranium, de l'autre ct du cuivre, de +l'antimoine, de l'arsenic, etc., absolument inactifs. Certains autres +corps (le fer, le plomb) n'taient jamais spars l'tat compltement +inactif. A mesure que les corps radiants se concentrent, il n'en est +plus de mme; aucune sparation chimique ne fournit plus de produits +absolument inactifs; toutes les portions rsultant d'une sparation sont +toujours actives des degrs variables. + +Aprs la dcouverte de la radioactivit induite, M. Giesel essaya le +premier d'activer le bismuth inactif ordinaire en le maintenant en +solution avec du radium trs actif. Il obtint ainsi du bismuth +radioactif[112], et il en conclut que le polonium extrait de la +pechblende tait probablement du bismuth activ par le voisinage du +radium contenu dans la pechblende. + + [112] GIESEL, _Socit de Physique de Berlin_, janvier 1900. + +J'ai galement prpar du bismuth activ en maintenant le bismuth en +dissolution avec un sel radifre trs actif. + +Les difficults de cette exprience consistent dans les soins extrmes +qu'il faut prendre pour liminer le radium de la dissolution. Si l'on +songe la quantit infinitsimale de radium qui suffit pour produire +dans un gramme de matire une radioactivit trs notable, on ne croit +jamais avoir assez lav et purifi le produit activ. Or, chaque +purification entrane une baisse d'activit du produit activ, soit que +rellement on en retire des traces de radium, soit que la radioactivit +induite dans ces conditions ne rsiste pas aux transformations +chimiques. + +Les rsultats que j'obtiens semblent cependant tablir avec certitude +que l'activation se produit et persiste aprs que l'on a spar le +radium. C'est ainsi qu'en fractionnant le nitrate de mon bismuth activ +par prcipitation de la solution azotique par l'eau, je trouve que, +aprs purification trs soigneuse, il se fractionne comme le polonium, +la partie la plus active tant prcipite en premier. + +Si la purification est insuffisante, c'est le contraire qui se produit, +indiquant que des traces de radium se trouvaient encore avec le bismuth +activ. J'ai obtenu ainsi du bismuth activ pour lequel le sens du +fractionnement indiquait une grande puret et qui tait 2000 fois plus +actif que l'uranium. Ce bismuth diminue d'activit avec le temps. Mais +une autre partie du mme produit, prpare avec les mmes prcautions et +se fractionnant dans le mme sens, conserve son activit sans diminution +sensible depuis un temps qui est actuellement de trois ans environ. + +Cette activit est 150 fois plus grande que celle de l'uranium. + +J'ai activ galement du plomb et de l'argent en les laissant en +dissolution avec le radium. Le plus souvent la radioactivit induite +ainsi obtenue ne diminue gure avec le temps, mais elle ne rsiste +gnralement pas plusieurs transformations chimiques successives du +corps activ. + +M. Debierne[113] a activ du baryum en le laissant en solution avec +l'actinium. Ce baryum activ reste actif aprs diverses transformations +chimiques, son activit est donc une proprit atomique assez stable. Le +chlorure de baryum activ se fractionne comme le chlorure de baryum +radifre, les parties les plus actives tant les moins solubles dans +l'eau et l'acide chlorhydrique tendu. Le chlorure sec est spontanment +lumineux; son rayonnement Becquerel est analogue celui du chlorure de +baryum radifre. M. Debierne a obtenu du chlorure de baryum activ 1000 +fois plus actif que l'uranium. Ce baryum n'avait cependant pas acquis +tous les caractres du radium, car il ne montrait au spectroscope aucune +des raies les plus fortes du radium. De plus son activit diminua avec +le temps, et au bout de trois semaines elle tait devenue trois fois +plus faible qu'au dbut. + + [113] DEBIERNE, _Comptes rendus_, juillet 1900. + +Il y a toute une tude faire sur l'activation des substances en +dissolution avec les corps radioactifs. Il semble que, suivant les +conditions de l'exprience, on puisse obtenir des formes de +radioactivit induite atomique plus ou moins stables. La radioactivit +induite dans ces conditions est peut-tre la mme que la forme +volution lente que l'on obtient par activation prolonge distance +dans une enceinte activante. Il y a lieu de se demander jusqu' quel +degr la radioactivit induite atomique affecte la nature chimique de +l'atome, et si elle peut modifier les proprits chimiques de celui-ci, +soit d'une faon passagre, soit d'une faon stable. + +L'tude chimique des corps activs distance est rendue difficile par +ce fait que l'activation est limite une couche superficielle trs +mince, et que, par suite, la proportion de matire qui a pu tre +atteinte par la transformation est extrmement faible. + +La radioactivit induite peut aussi tre obtenue en laissant certaines +substances en dissolution avec l'uranium. L'exprience russit avec le +baryum. Si, comme l'a fait M. Debierne, on ajoute de l'acide sulfurique + une solution qui contient de l'uranium et du baryum, le sulfate de +baryum prcipit entrane de l'activit; en mme temps le sel d'uranium +perd une partie de la sienne. M. Becquerel a trouv qu'en rptant cette +opration plusieurs fois, on obtient de l'uranium peine actif. On +pourrait croire, d'aprs cela, que dans cette opration on a russi +sparer de l'uranium un corps radioactif diffrent de ce mtal, et dont +la prsence produisait la radioactivit de l'uranium. Cependant il n'en +est rien, car au bout de quelques mois l'uranium reprend son activit +primitive; au contraire, le sulfate de baryum prcipit perd celle qu'il +avait acquise. + +Un phnomne analogue se produit avec le thorium. M. Rutherford +prcipite une solution de sel de thorium par l'ammoniaque; il spare la +solution et l'vapore sec. Il obtient ainsi un petit rsidu trs +actif, et le thorium prcipit se montre moins actif qu'auparavant. Ce +rsidu actif, auquel M. Rutherford donne le nom de _thorium x_, perd son +activit avec le temps, tandis que le thorium reprend son activit +primitive[114]. + + [114] RUTHERFORD et SODDY, _Zeitschr. fr physik. Chemie._, t. XLII, + 1902, p. 81. + +Il semble qu'en ce qui concerne la radioactivit induite en dissolution, +les divers corps ne se comportent pas tous de la mme faon, et que +certains d'entre eux sont bien plus susceptibles de s'activer que les +autres. + + +_Dissmination des poussires radioactives et radioactivit induite du +laboratoire._--Lorsqu'on fait des tudes sur les substances fortement +radioactives, il faut prendre des prcautions particulires si l'on veut +pouvoir continuer faire des mesures dlicates. Les divers objets +employs dans le laboratoire de chimie, et ceux qui servent pour les +expriences de physique, ne tardent pas tre tous radioactifs et +agir sur les plaques photographiques au travers du papier noir. Les +poussires, l'air de la pice, les vtements sont radioactifs. L'air de +la pice est conducteur. Dans le laboratoire, o nous travaillons, le +mal est arriv l'tat aigu, et nous ne pouvons plus avoir un appareil +bien isol. + +Il y a donc lieu de prendre des prcautions particulires pour viter +autant que possible la dissmination des poussires actives, et pour +viter aussi les phnomnes d'activit induite. + +Les objets employs en chimie ne doivent jamais tre emports dans la +salle d'tudes physiques, et il faut autant que possible viter de +laisser sjourner inutilement dans cette salle les substances actives. +Avant de commencer ces tudes nous avions coutume, dans les travaux +d'lectricit statique, d'tablir la communication entre les divers +appareils par des fils mtalliques isols protgs par des cylindres +mtalliques en relation avec le sol, qui prservaient les fils contre +toute influence lectrique extrieure. Dans les tudes sur les corps +radioactifs, cette disposition est absolument dfectueuse; l'air tant +conducteur, l'isolement entre le fil et le cylindre est mauvais, et la +force lectromotrice de contact invitable entre le fil et le cylindre +tend produire un courant travers l'air et faire dvier +l'lectromtre. Nous mettons maintenant tous les fils de communication +l'abri de l'air en les plaant, par exemple, au milieu de cylindres +remplis de paraffine ou d'une autre matire isolante. Il y aurait aussi +avantage faire usage, dans ces tudes, d'lectromtres +_rigoureusement_ clos. + + +_Activation en dehors de l'action des substances radioactives._--Des +essais ont t faits en vue de produire la radioactivit induite en +dehors de l'action des substances radioactives. + +M. Villard[115] a soumis l'action des rayons cathodiques un morceau de +bismuth plac comme anticathode dans un tube de Crookes; ce bismuth a +t ainsi rendu actif, vrai dire, d'une faon extrmement faible, car +il fallait 8 jours de pose pour obtenir une impression photographique. + + [115] VILLARD, _Socit de Physique_, juillet 1900. + +M. Mac Lennan expose divers sels l'action des rayons cathodiques et +les chauffe ensuite lgrement. Ces sels acquirent alors la proprit +de dcharger les corps chargs positivement[116]. + + [116] MAC LENNAN, _Phil. Mag._, fvrier 1902. + +Les tudes de ce genre offrent un grand intrt. Si, en se servant +d'agents physiques connus, il tait possible de crer dans des corps +primitivement inactifs une radioactivit notable, nous pourrions esprer +de trouver ainsi la cause de la radioactivit spontane de certaines +matires. + + +_Variations d'activit des corps radioactifs. Effets de +dissolution._--Le polonium, comme je l'ai dit plus haut, diminue +d'activit avec le temps. Cette baisse est lente, elle ne semble pas se +faire avec la mme vitesse pour tous les chantillons. Un chantillon de +nitrate de bismuth polonium a perdu la moiti de son activit en 11 +mois et 95 pour 100 de son activit en 33 mois. D'autres chantillons +ont prouv des baisses analogues. + +Un chantillon de bismuth polonium mtallique fut prpar avec un +sous-nitrate, lequel, aprs sa prparation, tait 100000 fois plus actif +que l'uranium. Ce mtal n'est plus maintenant qu'un corps moyennement +radioactif 2000 fois plus actif que l'uranium. Sa radioactivit est +mesure de temps en temps. Pendant 6 mois ce mtal a perdu 67 pour 100 +de son activit. + +La perte d'activit ne semble pas tre facilite par les ractions +chimiques. Dans des oprations chimiques rapides on ne constate +gnralement pas de perte considrable d'activit. + +Contrairement ce qui se passe pour le polonium, les sels radifres +possdent une radioactivit permanente qui ne prsente pas de baisse +apprciable au bout de quelques annes. + +Quand on vient de prparer un sel de radium l'tat solide, ce sel n'a +pas tout d'abord une activit constante. Son activit va en augmentant +partir de la prparation et atteint une valeur limite sensiblement +invariable au bout d'un mois environ. Le contraire a lieu pour la +solution. Quand on vient de la prparer, elle est d'abord trs active, +mais laisse l'air libre elle se dsactive rapidement, et prend +finalement une activit limite qui peut tre considrablement plus +faible que la valeur initiale. Ces variations d'activit ont t tout +d'abord observes par M. Giesel[117]. Elles s'expliquent fort bien en se +plaant au point de vue de l'manation. La diminution de l'activit de +la solution correspond la perte de l'manation qui s'chappe dans +l'espace; cette baisse est bien moindre si la dissolution est en tube +scell. Une solution dsactive l'air libre reprend une activit plus +grande quand on l'enferme en tube scell. La priode de l'accroissement +de l'activit du sel qui, aprs dissolution, vient d'tre ramen +l'tat solide, est celle pendant laquelle l'manation s'emmagasine +nouveau dans le radium solide. + + [117] GIESEL, _Wied. Ann._, t. LXIX, p. 91. + +Voici quelques expriences ce sujet: + +Une solution de chlorure de baryum radifre laisse l'air libre +pendant 2 jours devient 300 fois moins active. + +Une solution est enferme en vase clos; on ouvre le vase, on verse la +solution dans une cuve et l'on mesure l'activit: + + Activit mesure immdiatement 67 + au bout de 2 heures 20 + 2 jours 0,25 + +Une solution de chlorure de baryum radifre qui est reste l'air libre +est enferme dans un tube de verre scell, et l'on mesure le rayonnement +de ce tube. On trouve les rsultats suivants: + + Activit mesure immdiatement 27 + aprs 2 jours 61 + 3 jours 70 + 4 jours 81 + 7 jours 100 + 11 jours 100 + +L'activit initiale d'un sel solide aprs sa prparation est d'autant +plus faible que le temps de dissolution a t plus long. Une plus forte +proportion de l'activit est alors transmise au dissolvant. Voici les +activits initiales obtenues avec un chlorure dont l'activit limite est +800 et que l'on maintenait en dissolution pendant un temps donn; puis +on schait le sel et l'on mesurait son activit immdiatement: + + Activit limite 800 + Activit initiale aprs dissolution et dessiccation immdiate 440 + Activit initiale aprs que le sel est rest dissous 5 jours 120 + 18 jours 130 + 32 jours 114 + +Dans cette exprience le sel dissous se trouvait dans un vase simplement +couvert d'un verre de montre. + +J'ai fait avec le mme sel deux dissolutions que j'ai conserves en tube +scell pendant 13 mois; l'une de ces dissolutions tait 8 fois plus +concentre que l'autre: + + Activit initiale du sel de la solution concentre + aprs dessiccation 200 + + Activit initiale du sel de la solution tendue + aprs dessiccation 100 + +La dsactivation du sel est donc d'autant plus grande que la proportion +du dissolvant est plus grande, l'nergie radioactive transmise au +liquide ayant alors un plus grand volume de liquide saturer et un plus +grand espace remplir. Les deux chantillons du mme sel, qui avaient +ainsi une activit initiale diffrente, ont d'ailleurs augment +d'activit avec une vitesse trs diffrente au dbut; au bout d'un jour +ils avaient la mme activit, et l'accroissement d'activit se continua +exactement de la mme faon pour tous les deux jusqu' la limite. + +Quand la dissolution est tendue, la dsactivation du sel est trs +rapide; c'est ce que montrent les expriences suivantes: trois portions +gales d'un mme sel radifre sont dissoutes dans des quantits gales +d'eau. La premire dissolution _a_ est laisse l'air libre pendant une +heure, puis sche. La deuxime dissolution _b_ est traverse pendant +une heure par un courant d'air, puis sche. La troisime dissolution +_c_ est laisse pendant 13 jours l'air libre, puis sche. Les +activits initiales des trois sels sont: + + Pour la portion _a_ 145,2 + _b_ 141,6 + _c_ 102,6 + +L'activit limite du mme sel est environ 470. On voit donc qu'au bout +d'une heure la plus grande partie de l'effet tait produite. De plus, le +courant d'air qui a barbot pendant une heure dans la dissolution _b_ +n'a produit que peu d'effet. La proportion du sel dans la dissolution +tait d'environ 0,5 pour 100. + +L'nergie radioactive sous forme d'manation se propage difficilement du +radium solide dans l'air; elle prouve de mme une rsistance au passage +du radium solide dans un liquide. Quand on agite du sulfate radifre +avec de l'eau pendant une journe entire, son activit aprs celle +opration est sensiblement la mme que celle d'une portion du mme +sulfate laisse l'air libre. + +En faisant le vide sur du sel radifre on retire toute l'manation +disponible. Toutefois la radioactivit d'un chlorure radifre sur lequel +nous avions fait le vide pendant 6 jours ne fut pas sensiblement +modifie par cette opration. Cette exprience montre que la +radioactivit du sel est due principalement l'nergie radioactive +utilise dans l'intrieur des grains, laquelle ne peut tre enleve en +faisant le vide. + +La perte d'activit que le radium prouve quand on le fait passer par +l'tat dissous est relativement plus grande pour les rayons pntrants +que pour les rayons absorbables. Voici quelques exemples: + +Un chlorure radifre, qui avait atteint son activit limite 470 est +dissous et reste en dissolution pendant une heure; on le sche ensuite +et l'on mesure sa radioactivit initiale par la mthode lectrique. On +trouve que le rayonnement initial total est gal la fraction 0,3 du +rayonnement total limite. Si l'on fait la mesure de l'intensit du +rayonnement en recouvrant la substance active d'un cran d'aluminium de +0mm,01 d'paisseur, on trouve que le rayonnement initial qui traverse +cet cran n'est que la fraction 0,17 du rayonnement limite traversant le +mme cran. + +Quand le sel est rest en dissolution pendant 13 jours, on trouve pour +le rayonnement initial total la fraction 0,22 du rayonnement limite +total et pour le rayonnement qui traverse 0mm,01 d'aluminium la fraction +0,13 du rayonnement limite. + +Dans les deux cas le rapport du rayonnement initial aprs dissolution au +rayonnement limite est de 1,7 fois plus grand pour le rayonnement total +que pour le rayonnement qui traverse 0mm,01 d'aluminium. + +Il faut d'ailleurs remarquer que, en schant le produit aprs +dissolution, on ne peut viter une priode de temps pendant laquelle le +produit se trouve un tat mal dfini, ni entirement solide, ni +entirement liquide. On ne peut non plus viter de chauffer le produit +pour enlever l'eau rapidement. + +Pour ces deux raisons il n'est gure possible de dterminer la vraie +activit initiale du produit qui passe de l'tat dissous l'tat +solide. Dans les expriences qui viennent d'tre cites des quantits +gales de substances radiantes taient dissoutes dans la mme quantit +d'eau, et ensuite les dissolutions taient vapores sec dans des +conditions aussi identiques que possible et sans chauffer au-dessus de +120 ou 130. + +[Illustration: Fig. 13.] + +J'ai tudi la loi suivant laquelle augmente l'activit d'un sel +radifre solide, partir du moment o ce sel est sch aprs +dissolution, jusqu'au moment o il atteint son activit limite. Dans +les Tableaux qui suivent j'indique l'intensit du rayonnement I en +fonction du temps, l'intensit limite tant suppose gale 100, et le +temps tant compt partir du moment o le produit a t sch. Le +Tableau I (_fig._ 13, courbe I) est relatif au rayonnement total. Le +Tableau II (_fig._ 13, courbe II) est relatif seulement aux rayons +pntrants (rayons qui ont travers 3cm d'air et 0mm,01 d'aluminium). + + TABLEAU I. TABLEAU II. + + Temps. I. Temps. I. + 0 21 0 1,3 + 1 jour 25 1 jour 19 + 3 44 3 43 + 5 60 6 60 + 10 78 15 70 + 19 93 23 86 + 33 100 46 94 + 67 100 + +J'ai fait plusieurs autres sries de mesures du mme genre, mais elle ne +sont pas absolument en accord les unes avec les autres, bien que le +caractre gnral des courbes obtenues reste le mme. Il est difficile +d'obtenir des rsultats bien rguliers. On peut cependant remarquer que +la reprise d'activit met plus d'un mois se produire, et que les +rayons les plus pntrants sont ceux qui sont le plus profondment +atteints par l'effet de la dissolution. + +L'intensit initiale du rayonnement qui peut traverser 3cm d'air et +0mm,01 d'aluminium n'est que 1 pour 100 de l'intensit limite, alors que +l'intensit initiale du rayonnement total est 21 pour 100 du rayonnement +total limite. + +Un sel radifre, qui a t dissous et qui vient d'tre sch, possde le +mme pouvoir pour provoquer l'activit induite (et, par consquent, +laisse chapper au dehors autant d'manation) qu'un chantillon du mme +sel qui, aprs avoir t prpar l'tat solide est rest dans cet tat +un temps suffisant pour atteindre la radioactivit limite. L'activit +radiante de ces deux produits est pourtant extrmement diffrente; le +premier est, par exemple, 5 fois moins actif que le second. + + +_Variations d'activit des sels de radium par la chauffe._--Quand on +chauffe un compos radifre, ce compos dgage de l'manation et perd de +l'activit. La perte d'activit est d'autant plus grande que la chauffe +est la fois plus intense et plus prolonge. C'est ainsi qu'en +chauffant un sel radifre pendant 1 heure 130 on lui fait perdre 10 +pour 100 de son rayonnement total: au contraire, une chauffe de 10 +minutes 400 ne produit pas d'effet sensible. Une chauffe au rouge de +quelques heures de dure dtruit 77 pour 100 du rayonnement total. + +La perte d'activit par la chauffe est plus importante pour les rayons +pntrants que pour les rayons absorbables. C'est ainsi qu'une chauffe +de quelques heures de dure dtruit environ 77 pour 100 du rayonnement +total, mais la mme chauffe dtruit la presque totalit (99 pour 100) du +rayonnement qui est capable de traverser 3cm d'air et 0mm,1 d'aluminium. +En maintenant le chlorure de baryum radifre en fusion pendant quelques +heures (vers 800), on dtruit 98 pour 100 du rayonnement capable de +traverser 0mm,3 d'aluminium. On peut dire que les rayons pntrants +n'existent sensiblement pas aprs une chauffe forte et prolonge. + +Quand un sel radifre a perdu une partie de son activit par la chauffe, +cette baisse d'activit ne persiste pas: l'activit du sel se rgnre +spontanment la temprature ordinaire et tend vers une certaine valeur +limite. J'ai observ le fait fort curieux que cette limite est plus +leve que l'activit limite du sel avant la chauffe, du moins en est-il +ainsi pour le chlorure. En voici des exemples: un chantillon de +chlorure de baryum radifre qui, aprs avoir t prpar l'tat +solide, a atteint depuis longtemps son activit limite, possde un +rayonnement total reprsent par le nombre 470, et un rayonnement +capable de traverser 0mm,01 d'aluminium, reprsent par le nombre 157. +Cet chantillon est soumis une chauffe au rouge pendant quelques +heures. Deux mois aprs la chauffe, il atteint une activit limite avec +un rayonnement total gal 690, et un rayonnement travers 0mm,01 +d'aluminium gal 227. Le rayonnement total et le rayonnement qui +traverse l'aluminium sont donc augments respectivement dans le rapport +690/470 et 227/156. Ces deux rapports sont sensiblement gaux entre eux +et gaux 1,45. + +[Illustration: Fig. 14.] + +Un chantillon de chlorure de baryum radifre qui, aprs avoir t +prpar l'tat solide, a atteint une activit limite gale 62, est +maintenu en fusion pendant quelques heures; puis le produit fondu est +pulvris. Ce produit reprend une nouvelle activit limite gale 140, +soit plus de 2 fois plus grande que celle qu'il pouvait atteindre, quand +il avait t prpar l'tat solide sans avoir t notablement chauff +pendant la dessiccation. + +J'ai tudi la loi de l'augmentation de l'activit des composs +radifres aprs la chauffe. Voici, titre d'exemple, les rsultats de +deux sries de mesures. Les nombres des Tableaux I et II indiquent +l'intensit du rayonnement I en fonction du temps, l'intensit limite +tant suppose gale 100, et le temps tant compt partir de la fin +de la chauffe. Le Tableau I (_fig._ 14, courbe I) est relatif au +rayonnement total d'un chantillon de chlorure de baryum radifre. Le +Tableau II (_fig._ 3, courbe II) est relatif au rayonnement pntrant +d'un chantillon de sulfate de baryum radifre, car on mesurait +l'intensit du rayonnement qui traversait 3cm d'air et 0mm,01 +d'aluminium. Les deux produits ont subi une chauffe au rouge cerise +pendant 7 heures. + + TABLEAU I. TABLEAU II. + + Temps. I. Temps. I. + 0 16,2 0 0,8 + 0,6 jour 25,4 0,7 jour 13 + 1 27,4 1 18 + 2 38 1,9 26,4 + 3 46,3 6 46,2 + 4 54 10 55,5 + 6 67,5 14 64 + 10 84 18 71,8 + 24 95 27 81 + 57 100 36 91 + 50 95,5 + 57 99 + 84 100 + +J'ai fait encore plusieurs autres sries de dterminations, mais, de +mme que pour la reprise d'activit aprs dissolution, les rsultats +des diverses sries ne sont pas bien concordants. + +L'effet de la chauffe ne persiste pas quand on dissout la substance +radifre chauffe. De deux chantillons d'une mme substance radifre +d'activit 1800, l'un a t fortement chauff, et son activit a t +rduite par la chauffe 670. Les deux chantillons ayant t ce +moment dissous et laisss en dissolution pendant 20 heures, leurs +activits initiales l'tat solide ont t 460 pour le produit non +chauff et 420 pour celui chauff; il n'y avait donc pas de diffrence +considrable entre l'activit de ces deux produits. Mais, si les deux +produits ne restent pas en dissolution un temps suffisant, si, par +exemple, on les sche immdiatement aprs les avoir dissous, le produit +non chauff est beaucoup plus actif que le produit chauff; un certain +temps est ncessaire pour que l'tat de dissolution fasse disparatre +l'effet de la chauffe. Un produit d'activit 3200 a t chauff et +n'avait plus aprs la chauffe qu'une activit de 1030. Ce produit a t +dissous en mme temps qu'une portion du mme produit non chauffe, et +les deux portions ont t sches immdiatement. L'activit initiale +tait de 1450 pour le produit non chauff et de 760 pour celui chauff. + +Pour les sels radifres solides, le pouvoir de provoquer la +radioactivit induite est fortement influenc par la chauffe. Pendant +que l'on chauffe les composs radifres, ils dgagent plus d'manation +qu' la temprature ordinaire; mais, quand ils sont ensuite ramens la +temprature ordinaire, non seulement leur radioactivit est bien +infrieure celle qu'ils avaient avant la chauffe, mais aussi leur +pouvoir activant est considrablement diminu. Pendant le temps qui suit +la chauffe, la radioactivit du produit va en augmentant et peut mme +dpasser la valeur primitive. Le pouvoir activant se rtablit aussi +partiellement; cependant, aprs une chauffe prolonge au rouge, la +presque totalit du pouvoir activant se trouve supprime, sans tre +susceptible de reparatre spontanment avec le temps. On peut restituer +au sel radifre son pouvoir activant primitif en le dissolvant dans +l'eau et en le schant l'tuve une temprature de 120. Il semble +donc que la calcination ait pour effet de mettre le sel dans un tat +physique particulier, dans lequel l'manation se dgage bien plus +difficilement que cela n'a lieu pour le mme produit solide qui n'a pas +t chauff temprature leve, et il en rsulte tout naturellement +que le sel atteint une radioactivit limite plus leve que celle qu'il +avait avant la chauffe. Pour remettre le sel dans l'tat physique qu'il +avait avant la chauffe, il suffit de le dissoudre et de le scher, sans +le chauffer, au-dessus de 150. + +Voici quelques exemples numriques ce sujet: + +Je dsigne par _a_ l'activit induite limite provoque en vase clos sur +une lame de cuivre par un chantillon de carbonate de baryum radifre +d'activit 1600. + +Posons pour le produit non chauff: + + _a_ = 100. + +On trouve: + + 1 jour aprs la chauffe _a_ = 3,3 + 4 _a_ = 7,1 + 10 _a_ = 15 + 20 _a_ = 15 + 37 _a_ = 15 + +La radioactivit du produit avait diminu de 90 pour 100 par la chauffe, +mais, au bout d'un mois, elle avait dj repris la valeur primitive. + +Voici une exprience du mme genre faite avec un chlorure de baryum +radifre d'activit 3000. Le pouvoir activant est dtermin de la mme +faon que dans l'exprience prcdente. + +Pouvoir activant du produit non chauff: + + _a_ = 100. + +Pouvoir activant du produit aprs une chauffe au rouge de trois heures: + + 2 jours aprs chauffe 2,3 + 5 7,0 + 11 8,2 + 18 8,2 + + Pouvoir activant du produit non chauff qui + a t dissous, puis sch 150 92 + + Pouvoir activant du produit chauff qui a + t dissous, puis sch 150 105 + + +_Interprtation thorique des causes des variations d'activit des sels +radifres, aprs dissolution et aprs chauffe._--Les faits qui viennent +d'tre exposs peuvent tre, en partie, expliqus par la thorie d'aprs +laquelle le radium produit l'nergie sous forme d'manation, cette +dernire se transformant ensuite en nergie de rayonnement. Quand on +dissout un sel de radium, l'manation qu'il produit se rpand au dehors +de la solution et provoque la radioactivit en dehors de la source dont +elle provient; lorsqu'on vapore la dissolution, le sel solide obtenu +est peu actif, car il ne contient que peu d'manation. Peu peu +l'manation s'accumule dans le sel, dont l'activit augmente jusqu' une +valeur limite, qui est obtenue quand la production d'manation par le +radium compense la perte qui se fait par dbit extrieur et par +transformation sur place en rayons de Becquerel. + +Lorsqu'on chauffe un sel de radium, le dbit d'manation en dehors du +sel est fortement augment, et les phnomnes de radioactivit induite +sont plus intenses que quand le sel est la temprature ordinaire. Mais +quand le sel revient la temprature ordinaire, il est puis, comme +dans le cas o on l'avait dissous, il ne contient que peu d'manation, +l'activit est devenue trs faible. Peu peu l'manation s'accumule de +nouveau dans le sel solide et le rayonnement va en augmentant. + +On peut admettre que le radium donne lieu un dbit constant +d'manation, dont une partie s'chappe l'extrieur, tandis que la +partie restante est transforme, dans le radium lui-mme, en rayons de +Becquerel. Lorsque le radium a t chauff au rouge, il perd la plus +grande partie de son pouvoir d'activation; autrement dit, le dbit +d'manation l'extrieur est diminu. Par suite, la proportion +d'manation utilise dans le radium lui-mme doit tre plus forte, et le +produit atteint une radioactivit limite plus leve. + +On peut se proposer d'tablir thoriquement la loi de l'augmentation de +l'activit d'un sel radifre solide qui a t dissous ou qui a t +chauff. Nous admettrons que l'intensit du rayonnement du radium est, +chaque instant, proportionnelle la quantit d'manation _q_ prsente +dans le radium. Nous savons que l'manation se dtruit spontanment +suivant une loi telle que l'on ait, chaque instant, + + (1) _q_ = _q__0 _e_^{-t/#th#} + +_q_0 tant la quantit d'manation l'origine du temps, et #th# la +constante de temps gale 4,97 10^5 sec. + +Soit, d'autre part, #D# le dbit d'manation fourni par le radium, +quantit que je supposerai constante. Voyons ce qui se passerait, s'il +ne s'chappait pas d'manation dans l'espace ambiant. L'manation +produite serait alors entirement utilise dans le radium pour y +produire le rayonnement. On a d'ailleurs, d'aprs la formule (1), + + _dq_/_dt_ = - _q_0/#th# _e_^{-t/#th#} = - _q_/#th#, + +et, par suite, l'tat d'quilibre, le radium contiendrait une +certaine quantit d'manation Q telle que l'on ait + + (2) #D# = Q/#th#, + +et le rayonnement du radium serait alors proportionnel Q. + +Supposons qu'on mette le radium dans des conditions o il perd de +l'manation au dehors; c'est ce que l'on peut obtenir en dissolvant le +compos radifre ou en le chauffant. L'quilibre sera troubl et +l'activit du radium diminuera. Mais aussitt que la cause de la perte +d'manation a t supprime (le corps est revenu l'tat solide, ou +bien on a cess de chauffer), l'manation s'accumule nouveau dans le +radium, et nous avons une priode, pendant laquelle le dbit #D# +l'emporte sur la vitesse de destruction _q_/#th#. On a alors + + _dq_/_dt_ = #D# - _q_/#th# = (Q - _q_)/#th#, + +d'o + + _d_/_dt_ (Q - _q_) = (Q - _q_)/#th#, + + (3) Q - _q_ = (Q - _q_0) _e_^{- _t_/#th#}, + +_q_0 tant la quantit d'manation prsente dans le radium au temps +_t_ = 0. + +D'aprs la formule (3) l'excs de la quantit d'manation Q que le +radium contient l'tat d'quilibre sur la quantit _q_ qu'il contient + un moment donn, dcrot en fonction du temps suivant une loi +exponentielle qui est la loi mme de la disparition spontane de +l'manation. Le rayonnement du radium tant d'ailleurs proportionnel +la quantit d'manation, l'excs de l'intensit du rayonnement limite +sur l'intensit actuelle doit dcrotre en fonction du temps suivant +cette mme loi; cet excs doit donc diminuer de moiti en 4 jours +environ. + +La thorie qui prcde est incomplte, puisqu'on a nglig la perte +d'manation par dbit l'extrieur. Il est, d'ailleurs, difficile de +savoir comment celle-ci intervient en fonction du temps. En comparant +les rsultats de l'exprience ceux de cette thorie incomplte, on ne +trouve pas un accord satisfaisant; on retire cependant la conviction que +la thorie en question contient une part de vrit. La loi d'aprs +laquelle l'excs de l'activit limite sur l'activit actuelle diminue de +moiti en 4 jours reprsente, avec une certaine approximation, la marche +de la reprise d'activit aprs chauffe pendant une dizaine de jours. +Dans le cas de la reprise d'activit aprs dissolution cette mme loi +semble convenir peu prs pendant une certaine priode de temps, qui +commence deux ou trois jours aprs la dessiccation du produit et se +poursuit pendant 10 15 jours. Les phnomnes sont d'ailleurs +complexes; la thorie indique n'explique pas pourquoi les rayons +pntrants sont supprims en plus forte proportion que les rayons +absorbables. + + +NATURE ET CAUSE DES PHNOMNES DE RADIOACTIVIT. + +Ds le dbut des recherches sur les corps radioactifs, et alors que les +proprits de ces corps taient encore peine connues, la spontanit +de leur rayonnement s'est pose comme un problme, ayant pour les +physiciens le plus grand intrt. Aujourd'hui, nous sommes plus avancs +au point de vue de la connaissance des corps radioactifs, et nous savons +isoler un corps radioactif d'une trs grande puissance, le radium. +L'utilisation des proprits remarquables du radium a permis de faire +une tude approfondie des rayons mis par les corps radioactifs; les +divers groupes de rayons qui ont t tudis jusqu'ici prsentent des +analogies avec les groupes de rayons qui existent dans les tubes de +Crookes: rayons cathodiques, rayons Rntgen, rayons canaux. Ce sont +encore les mmes groupes de rayons que l'on retrouve dans le rayonnement +secondaire produit par les rayons Rntgen[118], et dans le rayonnement +des corps qui ont acquis la radioactivit induite. + + [118] SAGNAC, _Thse de doctorat_.--CURIE et SAGNAC, _Comptes rendus_, + avril 1900. + +Mais si la nature du rayonnement est actuellement mieux connue, la cause +de la radioactivit spontane reste mystrieuse et ce phnomne est +toujours pour nous une nigme et un sujet d'tonnement profond. + +Les corps spontanment radioactifs, en premier lieu le radium, +constituent des sources d'nergie. Le dbit d'nergie auquel ils donnent +lieu nous est rvl par le rayonnement de Becquerel, par les effets +chimiques et lumineux et par le dgagement continu de chaleur. + +On s'est souvent demand si l'nergie est cre dans les corps +radioactifs eux-mmes ou bien si elle est emprunte par ces corps des +sources extrieures. Aucune des nombreuses hypothses, qui rsultent de +ces deux manires de voir, n'a encore reu de confirmation +exprimentale. + +On peut supposer que l'nergie radioactive a t emmagasine +antrieurement et qu'elle s'puise peu peu comme cela arrive pour une +phosphorescence de trs longue dure. On peut imaginer que le dgagement +d'nergie radioactive correspond une transformation de la nature mme +de l'atome du corps radiant qui serait en voie d'volution; le fait que +le radium dgage de la chaleur d'une manire continue plaide en faveur +de cette hypothse. On peut supposer que la transformation est +accompagne d'une perte de poids et d'une mission de particules +matrielles qui constitue le rayonnement. La source d'nergie peut +encore tre cherche dans l'nergie de gravitation. Enfin, on peut +imaginer que l'espace est constamment travers par des rayonnements +encore inconnus qui sont arrts leur passage au travers des corps +radioactifs et transforms en nergie radioactive. + +Bien des raisons sont invoquer pour et contre ces diverses manires de +voir, et le plus souvent les essais de vrification exprimentale des +consquences de ces hypothses ont donn des rsultats ngatifs. +L'nergie radioactive de l'uranium et du radium ne semble pas jusqu'ici +s'puiser ni mme prouver une variation apprciable avec le temps. +Demaray a examin au spectroscope un chantillon de chlorure de radium +pur 5 mois d'intervalle; il n'a observ aucun changement dans le +spectre au bout de ces 5 mois. La raie principale du baryum qui se +voyait dans le spectre et indiquait la prsence du baryum l'tat de +trace, ne s'tait pas renforce pendant l'intervalle de temps considr; +le radium ne s'tait donc pas transform en baryum d'une manire +sensible. + +Les variations de poids signales par M. Heydweiller pour les composs +du radium[119] ne peuvent pas encore tre considres comme un fait +tabli. + + [119] HEYDWEILLER, _Physik. Zeitschr._, octobre 1902. + +MM. Elster et Geitel ont trouv que la radioactivit de l'uranium n'est +pas change au fond d'un puits de mine de 850m de profondeur; une +couche de terre de cette paisseur ne modifierait donc pas le +rayonnement primaire hypothtique qui provoquerait la radioactivit de +l'uranium. + +Nous avons mesur la radioactivit de l'uranium midi et minuit, +pensant que si le rayonnement primaire hypothtique avait sa source +dans le soleil, il pourrait tre en partie absorb en traversant la +terre. L'exprience n'a donn aucune diffrence pour les deux mesures. + +Les recherches les plus rcentes sont favorables l'hypothse d'une +transformation atomique du radium. Cette hypothse a t mise ds le +dbut des recherches sur la radioactivit[120]; elle a t franchement +adopte par M. Rutherford qui a admis que l'manation du radium est un +gaz matriel qui est un des produits de la dsagrgation de l'atome du +radium[121]. Les expriences rcentes de MM. Ramsay et Soddy tendent +prouver que l'manation est un gaz instable qui se dtruit en donnant +lieu une production d'hlium. D'autre part, le dbit continu de +chaleur fourni par le radium ne saurait s'expliquer par une raction +chimique ordinaire, mais pourrait peut-tre avoir son origine dans une +transformation de l'atome. + + [120] Mme CURIE, _Revue gnrale des Sciences_, 30 janvier 1899. + + [121] RUTHERFORD et SODDY, _Phil. Mag._, mai 1903. + +Rappelons enfin que les substances radioactives nouvelles se trouvent +toujours dans les minerais d'urane; nous avons vainement cherch du +radium dans le baryum du commerce (_voir_ page 46). La prsence du +radium semble donc lie celle de l'uranium. Les minerais d'urane +contiennent d'ailleurs de l'argon et de l'hlium, et cette concidence +n'est probablement pas non plus due au hasard. La prsence simultane de +ces divers corps dans les mmes minerais fait songer que la prsence des +uns est peut-tre ncessaire pour la formation des autres. + +Il est toutefois ncessaire de remarquer que les faits qui viennent +l'appui de l'ide d'une transformation atomique du radium peuvent aussi +recevoir une interprtation diffrente. Au lieu d'admettre que l'atome +de radium se transforme, on pourrait admettre que cet atome est lui-mme +stable, mais qu'il agit sur le milieu qui l'entoure (atomes matriels +voisins ou ther du vide) de manire donner lieu des transformations +atomiques. Cette hypothse conduit tout aussi bien admettre la +possibilit de la transformation des lments, mais le radium lui-mme +ne serait plus alors un lment en voie de destruction. + + +FIN. + + + + + TABLE DES MATIRES. + + + Pages. + + INTRODUCTION 1 + + Historique 3 + + I.--_Radioactivit de l'uranium et du thorium. Minraux + radioactifs._ + + Rayons de Becquerel 6 + + Mesure de l'intensit du rayonnement 8 + + Radioactivit des composs d'uranium et de thorium 14 + + La radioactivit atomique est-elle un phnomne gnral? 17 + + Minraux radioactifs 19 + + + II.--_Les nouvelles substances radioactives._ + + Mthode de recherches 22 + + Polonium, radium, actinium 22 + + Spectre du radium 25 + + Extraction des substances radioactives nouvelles 27 + + Polonium 31 + + Prparation du chlorure de radium pur 34 + + Dtermination du poids atomique du radium 40 + + Caractres des sels de radium 45 + + Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire 46 + + + III.--_Rayonnement des nouvelles substances radioactives._ + + Procds d'tude du rayonnement 47 + + Energie du rayonnement 48 + + Nature complexe du rayonnement 49 + + Action du champ magntique 51 + + Rayons dviables #b# 56 + + Charge des rayons dviables #b# 57 + + Action du champ lectrique sur les rayons #b# du radium 62 + + Rapport de la charge la masse pour une particule charge 63 + ngativement, mise par le radium + + Action du champ magntique sur les rayons #a# 66 + + Action du champ magntique sur les rayons des autres 68 + substances radioactives + + Proportion des rayons dviables #b# dans le rayonnement 68 + du radium + + Pouvoir pntrant du rayonnement des corps radioactifs 73 + + Action ionisante des rayons du radium sur les liquides 90 + isolants + + Divers effets et applications de l'action ionisante des 93 + rayons mis par les substances radioactives + + Effets de fluorescence, effets lumineux 95 + + Dgagement de chaleur par les sels de radium 98 + + Effets chimiques produits par les nouvelles substances + radioactives. Colorations 102 + + Dgagement de gaz en prsence des sels de radium 104 + + Production de thermoluminescence 105 + + Radiographies 106 + + Effets physiologiques 107 + + Action de la temprature sur le rayonnement 109 + + + IV.--_La radioactivit induite._ + + Communication de la radioactivit des substances + primitivement inactives 111 + + Activation en enceinte ferme 113 + + Rle des gaz dans les phnomnes de radioactivit induite. 115 + Emanation + + Dsactivation l'air libre des corps solides activs 116 + + Dsactivation en enceinte close. Vitesse de destruction de 117 + l'manation + + Nature des manations 119 + + Variations d'activit des liquides activs et des solutions 122 + radifres + + Thorie de la radioactivit 123 + + Autre forme de la radioactivit induite 126 + + Radioactivit induite volution lente 126 + + Radioactivit induite sur des substances qui sjournent en + dissolution avec le radium 127 + + Dissmination des poussires radioactives et radioactivit + induite du laboratoire 130 + + Activation en dehors de l'action des substances radioactives 131 + + Variations d'activit des corps radioactifs. Effets de 132 + dissolution + + Variations d'activit des sels de radium par la chauffe 139 + + Interprtation thorique des causes de variation d'activit 144 + des sels radifres aprs dissolution et aprs chauffe + + _Nature et cause des phnomnes de radioactivit_ 147 + + + FIN DE LA TABLE DES MATIRES. + + + PARIS.--IMPRIMERIE GAUTHIER-VILLARS, + 35119 Quai des Grands-Augustins, 55. + + + LIBRAIRIE GAUTHIER-VILLARS, + QUAI DES GRANDS-AUGUSTINS, 55, A PARIS (6e). + + + =BLONDLOT= (=R.=), Correspondant de l'Institut, Professeur + l'Universit de Nancy.--=Rayons N.= _Recueil des + Communications faites l'Acadmie des Sciences_, avec des + NOTES COMPLMENTAIRES et une INSTRUCTION POUR LA + CONSTRUCTION DES CRANS PHOSPHORESCENTS. In-16 (19 12) + de VI-75 pages, avec 3 figures, 2 planches et un cran + phosphorescent; 1904 2 fr. + + =BERTHELOT= (=M.=), Snateur, Secrtaire perptuel de + l'Acadmie des Sciences, Professeur au Collge de + France.--=Les carbures d'hydrogne= (=1851-1901=). + _Recherches exprimentales._ Trois volumes grand in-8; + 1901, se vendant ensemble 45 fr. + + TOME I: _L'Actylne: synthse totale des carbures + d'hydrogne._ Volume de X-414 pages. + + TOME II: _Les Carbures pyrogns.--Sries diverses._ + Volume de IV-558 pages. + + TOME III: _Combinaison des carbures d'hydrogne avec + l'hydrogne, l'oxygne, les lments de l'eau._ Volume de + IV-459 pages. + + =GUILLAUME= (=Ch.-Ed.=), Docteur s Sciences, Adjoint au + Bureau international des Poids et Mesures.--=Les + Radiations nouvelles.=--=Les Rayons X et la Photographie + travers les corps opaques.= 2e dition. 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Fabrication. + Proprits. Applications gnrales._ Grand in-8, avec + 2 figures et un titre tir sur aluminium; 1903 7 fr. 50 c. + +35119 Paris.--Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, 55. + + + + + * * * * * * + + + + +Au lecteur + + Cette version numrise reproduit dans son intgralit la version + originale. + + L'orthographe a t conserve. Seules les erreurs de typographie + manifestes ont t corriges. + + La ponctuation n'a pas t modifie hormis quelques corrections + mineures. + + + +***END OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES +RADIOACTIVES*** + + +******* This file should be named 43233-8.txt or 43233-8.zip ******* + + +This and all associated files of various formats will be found in: +http://www.gutenberg.org/dirs/4/3/2/3/43233 + + + +Updated editions will replace the previous one--the old editions +will be renamed. + +Creating the works from public domain print editions means that no +one owns a United States copyright in these works, so the Foundation +(and you!) can copy and distribute it in the United States without +permission and without paying copyright royalties. Special rules, +set forth in the General Terms of Use part of this license, apply to +copying and distributing Project Gutenberg-tm electronic works to +protect the PROJECT GUTENBERG-tm concept and trademark. 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The Project Gutenberg eBook, Recherches sur les substances radioactives, +by Marie Curie

+

This eBook is for the use of anyone anywhere at no cost and with +almost no restrictions whatsoever. You may copy it, give it away or +re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included +with this eBook or online at www.gutenberg.org

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Title: Recherches sur les substances radioactives

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Author: Marie Curie

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Release Date: July 16, 2013 [eBook #43233]

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Language: French

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Character set encoding: ISO-8859-1

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***START OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES***

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E-text prepared by Claudine Corbasson
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+ (http://archive.org)

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+ Note: + + Images of the original pages are available through + Internet Archive. See + + http://archive.org/details/recherchessurles00curi +
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Au lecteur

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PARIS.—IMPRIMERIE GAUTHIER-VILLARS,

+35119——Quai des Grands-Augustins, 55.

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1

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RECHERCHES

+SUR LES

+SUBSTANCES RADIOACTIVES.

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INTRODUCTION.

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Le prsent travail a pour but d'exposer les recherches que je poursuis +depuis plus de 4 ans sur les substances radioactives. J'ai commenc ces +recherches par une tude du rayonnement uranique qui a t dcouvert par +M. Becquerel. Les rsultats auxquels ce travail me conduisit parurent +ouvrir une voie si intressante, qu'abandonnant ses travaux en train, M. +Curie se joignit moi, et nous runmes nos efforts en vue d'aboutir +l'extraction des substances radioactives nouvelles et de poursuivre leur +tude.

+ +

Ds le dbut de nos recherches nous avons cru devoir prter des +chantillons des substances dcouvertes et prpares par nous quelques +physiciens, en premier lieu M. Becquerel, qui est due la dcouverte +des rayons uraniques. Nous avons ainsi nous-mmes facilit les +recherches faites par d'autres que nous sur les substances radioactives +nouvelles. A la suite de nos premires publications, M. Giesel en +Allemagne se mit d'ailleurs aussi prparer de ces substances et en +prta des chantillons plusieurs savants allemands. Ensuite ces +substances furent mises en vente en France et en Allemagne, et le sujet +prenant de plus en plus d'importance donna lieu un mouvement +scientifique, de sorte que de nombreux Mmoires 2 ont paru et +paraissent constamment sur les corps radioactifs, principalement +l'tranger. Les rsultats des divers travaux franais et trangers sont +ncessairement enchevtrs, comme pour tout sujet d'tudes nouveau et en +voie de formation. L'aspect de la question se modifie, pour ainsi dire, +de jour en jour.

+ +

Cependant, au point de vue chimique, un point est dfinitivement tabli; +c'est l'existence d'un lment nouveau fortement radioactif: le +radium. La prparation du chlorure de radium pur et la dtermination du +poids atomique du radium constituent la partie la plus importante de mon +travail personnel. En mme temps que ce travail ajoute aux corps simples +actuellement connus avec certitude un nouveau corps simple de proprits +trs curieuses, une nouvelle mthode de recherches chimiques se trouve +tablie et justifie. Cette mthode, base sur la radioactivit, +considre comme une proprit atomique de la matire, est prcisment +celle qui nous a permis, M. Curie et moi, de dcouvrir l'existence du +radium.

+ +

Si, au point de vue chimique, la question que nous nous sommes +primitivement pose peut tre considre comme rsolue, l'tude des +proprits physiques des substances radioactives est en pleine +volution. Certains points importants ont t tablis, mais un grand +nombre de conclusions portent encore le caractre du provisoire. Cela +n'a rien d'tonnant, si l'on considre la complexit des phnomnes +auxquels donne lieu la radioactivit et les diffrences qui existent +entre les diverses substances radioactives. Les recherches des divers +physiciens qui tudient ces substances viennent constamment se +rencontrer et se croiser. Tout en cherchant me conformer au but prcis +de ce travail et exposer surtout mes propres recherches, j'ai t +oblige d'exposer en mme temps les rsultats d'autres travaux dont la +connaissance est indispensable.

+ +

3

+ +

J'ai d'ailleurs dsir faire de ce travail un Mmoire d'ensemble sur +l'tat actuel de la question.

+ +

J'ai excut ce Travail dans les laboratoires de l'cole de Physique et +de Chimie industrielles de la Ville de Paris avec l'autorisation de +Schtzenberger, le regrett Directeur de cette cole, et de M. Lauth, le +Directeur actuel. Je tiens exprimer ici toute ma reconnaissance pour +l'hospitalit bienveillante que j'ai reue dans cette cole.

+ +
+ +

HISTORIQUE.

+ +

La dcouverte des phnomnes de la radioactivit se rattache aux +recherches poursuivies depuis la dcouverte des rayons Rntgen sur les +effets photographiques des substances phosphorescentes et fluorescentes.

+ +

Les premiers tubes producteurs de rayons Rntgen taient ces tubes sans +anticathode mtallique. La source de rayons Rntgen se trouvait sur la +paroi de verre frappe par les rayons cathodiques; en mme temps cette +paroi tait vivement fluorescente. On pouvait alors se demander si +l'mission de rayons Rntgen n'accompagnait pas ncessairement la +production de la fluorescence, quelle que ft la cause de cette +dernire. Cette ide a t nonce tout d'abord par M. Henri +Poincar[1].

+ +

Peu de temps aprs, M. Henry annona qu'il avait obtenu des impressions +photographiques au travers du papier noir l'aide du sulfure de zinc +phosphorescent[2]. M. Niewenglowski obtint le mme phnomne avec du +sulfure de calcium expos la lumire[3]. Enfin, M. Troost obtint de +fortes impressions photographiques avec de la 4 blende hexagonale +artificielle phosphorescente agissant au travers du papier noir et un +gros carton[4].

+ +

Les expriences qui viennent d'tre cites n'ont pu tre reproduites +malgr les nombreux essais faits dans ce but. On ne peut donc nullement +considrer comme prouv que le sulfure de zinc et le sulfure de calcium +soient capables d'mettre, sous l'action de la lumire, des radiations +invisibles qui traversent le papier noir et agissent sur les plaques +photographiques.

+ +

M. Becquerel a fait des expriences analogues sur les sels d'uranium +dont quelques-uns sont fluorescents[5]. Il obtint des impressions +photographiques au travers du papier noir avec le sulfate double +d'uranyle et de potassium.

+ +

M. Becquerel crut d'abord que ce sel, qui est fluorescent, se comportait +comme le sulfure de zinc et le sulfure de calcium dans les expriences +de MM. Henry, Niewenglowski et Troost. Mais la suite de ses expriences +montra que le phnomne observ n'tait nullement reli la +fluorescence. Il n'est pas ncessaire que le sel soit clair; de plus, +l'uranium et tous ses composs, fluorescents ou non, agissent de mme, +et l'uranium mtallique est le plus actif. M. Becquerel trouva ensuite +qu'en plaant les composs d'urane dans l'obscurit complte, ils +continuent impressionner les plaques photographiques au travers du +papier noir pendant des annes. M. Becquerel admit que l'uranium et ses +composs mettent des rayons particuliers: rayons uraniques. Il prouva +que ces rayons peuvent traverser des crans mtalliques minces et qu'ils +dchargent les corps lectriss. Il fit aussi des expriences d'aprs +lesquelles il conclut que les rayons uraniques prouvent la rflexion, +la rfraction et la polarisation.

+ +

5

+ +

Les travaux d'autres physiciens (Elster et Geitel, lord Kelwin, Schmidt, +Rutherford, Beattie et Smoluchowski) sont venus confirmer et tendre les +rsultats des recherches de M. Becquerel, sauf en ce qui concerne la +rflexion, la rfraction et la polarisation des rayons uraniques, +lesquels, ce point de vue, se comportent comme les rayons Rntgen, +comme cela a t reconnu par M. Rutherford d'abord et ensuite par M. +Becquerel lui-mme.

+ +
+ +
+ +

6

+ +

CHAPITRE I.
+~~~~

+RADIOACTIVIT DE L'URANIUM ET DU THORIUM.
+MINRAUX RADIOACTIFS.

+ +

Rayons de Becquerel.—Les rayons uraniques, dcouverts par M. +Becquerel, impressionnent les plaques photographiques l'abri de la +lumire; ils peuvent traverser toutes les substances solides, liquides +et gazeuses, condition que l'paisseur en soit suffisamment faible; en +traversant les gaz, ils les rendent faiblement conducteurs de +l'lectricit[6].

+ +

Ces proprits des composs d'urane ne sont dues aucune cause +excitatrice connue. Le rayonnement semble spontan; il ne diminue point +d'intensit quand on conserve les composs d'urane dans l'obscurit +complte pendant des annes; il ne s'agit donc pas l d'une +phosphorescence particulire produite par la lumire.

+ +

La spontanit et la constance du rayonnement uranique se prsentaient +comme un phnomne physique tout fait extraordinaire. M. Becquerel a +conserv un morceau d'uranium pendant plusieurs annes dans l'obscurit +et il a constat qu'au bout de ce temps l'action sur la plaque +photographique n'avait pas vari sensiblement. MM. Elster et Geitel ont +fait une exprience analogue et ont trouv galement que l'action tait +constante[7].

+ +

J'ai mesur l'intensit du rayonnement de l'uranium en 7 utilisant +l'action de ce rayonnement sur la conductibilit de l'air. La mthode de +mesures sera expose plus loin. J'ai ainsi obtenu des nombres qui +prouvent la constance du rayonnement dans les limites de prcision des +expriences, c'est--dire 2 pour 100 ou 3 pour 100 prs[8].

+ +

On utilisait pour ces mesures un plateau mtallique recouvert d'une +couche d'uranium en poudre; ce plateau n'tait d'ailleurs pas conserv +dans l'obscurit, cette condition s'tant montre sans importance +d'aprs les observateurs cits prcdemment. Le nombre des mesures +effectues avec ce plateau est trs grand, et actuellement ces mesures +portent sur un intervalle de temps de 5 annes.

+ +

Des recherches furent faites pour reconnatre si d'autres substances +peuvent agir comme les composs d'urane. M. Schmidt publia le premier +que le thorium et ses composs possdent galement cette facult[9]. Un +travail analogue fait en mme temps m'a donn le mme rsultat. J'ai +publi ce travail, n'ayant pas encore eu connaissance de la publication +de M. Schmidt[10].

+ +

Nous dirons que l'uranium, le thorium et leurs composs mettent des +rayons de Becquerel. J'ai appel radioactives les substances qui +donnent lieu une mission de ce genre[11]. Ce nom a t depuis +gnralement adopt.

+ +

Par leurs effets photographiques et lectriques les rayons de Becquerel +se rapprochent des rayons de Rntgen. Ils ont aussi, comme ces derniers, +la facult de traverser toute matire. Mais leur pouvoir de pntration +est extrmement diffrent: les rayons de l'uranium et du thorium sont +arrts par quelques millimtres de matire solide et ne peuvent +franchir dans l'air une distance suprieure 8 quelques centimtres; +tout au moins en est-il ainsi pour la grosse partie du rayonnement.

+ +

Les travaux de divers physiciens, et, en premier lieu, de M. Rutherford, +ont montr que les rayons de Becquerel n'prouvent ni rflexion +rgulire, ni rfraction, ni polarisation[12].

+ +

Le faible pouvoir pntrant des rayons uraniques et thoriques conduirait + les assimiler aux rayons secondaires qui sont produits par les rayons +Rntgen, et dont l'tude a t faite par M. Sagnac[13], plutt qu'aux +rayons Rntgen eux-mmes.

+ +

D'autre part, on peut chercher rapprocher les rayons de Becquerel de +rayons cathodiques se propageant dans l'air (rayons de Lenard). On sait +aujourd'hui que ces divers rapprochements sont tous lgitimes.

+ +

Mesure de l'intensit du rayonnement.—La mthode employe consiste +mesurer la conductibilit acquise par l'air sous l'action des substances +radioactives; cette mthode a l'avantage d'tre rapide et de fournir des +nombres qu'on peut comparer entre eux. L'appareil que j'ai employ cet +effet se compose essentiellement d'un condensateur plateaux AB (fig. 1). +La substance active finement pulvrise est tale sur le plateau B; +elle rend conducteur l'air entre les plateaux. Pour mesurer cette +conductibilit, on porte le plateau B un potentiel lev, en le +reliant l'un des ples d'une batterie de petits accumulateurs P, dont +l'autre ple est la terre. Le plateau A tant maintenu au potentiel du +sol par le fil CD, un courant lectrique s'tablit entre les deux +plateaux. Le potentiel du plateau A est indiqu par un lectromtre E. +Si l'on interrompt en C la communication avec le sol, le plateau A se +charge, et cette charge fait dvier l'lectromtre. La 9 vitesse de +la dviation est proportionnelle l'intensit du courant et peut servir + la mesurer.

+ +
+

Fig. 1.

+ + + +
+ +

Mais il est prfrable de faire cette mesure en compensant la charge que +prend le plateau A, de manire maintenir l'lectromtre au zro. Les +charges, dont il est question ici, sont extrmement faibles; elles +peuvent tre compenses au moyen d'un quartz pizo-lectrique Q, dont +une armature est relie au plateau A, et l'autre armature est terre. +On soumet la lame de quartz une traction connue produite par des poids +placs dans un plateau π; cette traction est tablie +progressivement et a pour effet de dgager progressivement une quantit +d'lectricit connue pendant un temps qu'on mesure. L'opration peut +tre rgle de telle manire, qu'il y ait chaque instant compensation +entre la quantit d'lectricit qui traverse le condensateur et celle de +signe contraire que fournit le quartz[14]. On peut ainsi mesurer en +valeur absolue la 10 quantit d'lectricit qui traverse le +condensateur pendant un temps donn, c'est--dire l'intensit du +courant. La mesure est indpendante de la sensibilit de +l'lectromtre.

+ +

En effectuant un certain nombre de mesures de ce genre, on voit que la +radioactivit est un phnomne susceptible d'tre mesur avec une +certaine prcision. Elle varie peu avec la temprature, elle est peine +influence par les oscillations de la temprature ambiante; elle n'est +pas influence par l'clairement de la substance active. L'intensit du +courant qui traverse le condensateur augmente avec la surface des +plateaux. Pour un condensateur donn et une substance donne le courant +augmente avec la diffrence de potentiel qui existe entre les plateaux, +avec la pression du gaz qui remplit le condensateur et avec la distance +des plateaux (pourvu que cette distance ne soit pas trop grande par +rapport au diamtre). Toutefois, pour de fortes diffrences de +potentiel, le courant tend vers une valeur limite qui est pratiquement +constante. C'est le courant de saturation ou courant limite. De mme +pour une certaine distance des plateaux assez grande, le courant ne +varie plus gure avec cette distance. C'est le courant obtenu dans ces +conditions qui a t pris comme mesure de radioactivit dans mes +recherches, le condensateur tant plac dans l'air la pression +atmosphrique.

+ +

Voici, titre d'exemple, des courbes qui reprsentent l'intensit du +courant en fonction du champ moyen tabli entre les plateaux pour deux +distances des plateaux diffrentes. Le plateau B tait recouvert d'une +couche mince d'uranium mtallique pulvris; le plateau A, runi +l'lectromtre, tait muni d'un anneau de garde.

+ +

La figure 2 montre que l'intensit du courant devient constante pour les +fortes diffrences de potentiel entre les plateaux. La figure 3 +reprsente les mmes courbes une autre chelle, et comprend seulement +les rsultats relatifs aux faibles diffrences de potentiel. Au dbut, +la 11 courbe est rectiligne; le quotient de l'intensit du courant par +la diffrence de potentiel est constant pour les tensions faibles, et +reprsente la conductance initiale entre les plateaux.

+ +
+

Fig. 2.

+ + + +
+ +
+

Fig. 3.

+ + + +
+ +

On peut donc +distinguer deux constantes 12 importantes caractristiques du +phnomne observ: 1 la conductance initiale pour diffrences de +potentiel faibles; 2 le courant limite pour diffrences de potentiel +fortes. C'est le courant limite qui a t adopt comme mesure de la +radioactivit.

+ +

En plus de la diffrence de potentiel que l'on tablit entre les +plateaux, il existe entre ces derniers une force lectromotrice de +contact, et ces deux causes de courant ajoutent leurs effets; c'est +pourquoi la valeur absolue de l'intensit du courant change avec le +signe de la diffrence de potentiel extrieure. Toutefois, pour des +diffrences de potentiel notables, l'effet de la force lectromotrice de +contact est ngligeable, et l'intensit du courant est alors la mme, +quel que soit le sens du champ entre les plateaux.

+ +

L'tude de la conductibilit de l'air et d'autres gaz soumis l'action +des rayons de Becquerel a t faite par plusieurs physiciens[15]. Une +tude trs complte du sujet a t publie par M. Rutherford[16].

+ +

Les lois de la conductibilit produite dans les gaz par les rayons de +Becquerel sont les mmes que celles trouves avec les rayons Rntgen. Le +mcanisme du phnomne parat tre le mme dans les deux cas. La thorie +de l'ionisation des gaz par l'effet des rayons Rntgen ou Becquerel rend +trs bien compte des faits observs. Cette thorie ne sera pas expose +ici. Je rappellerai seulement les rsultats auxquels elle conduit:

+ +

1 Le nombre d'ions produits par seconde dans le gaz est considr +comme proportionnel l'nergie du rayonnement absorb par le gaz;

+ +

2 Pour obtenir le courant limite relatif un rayonnement 13 donn, +il faut, d'une part, faire absorber intgralement ce rayonnement par le +gaz, en employant une masse absorbante suffisante; d'autre part, il faut +utiliser pour la production du courant tous les ions crs, en +tablissant un champ lectrique assez fort pour que le nombre des ions +qui se recombinent devienne une fraction insignifiante du nombre total +des ions produits dans le mme temps, qui sont presque tous entrans +par le courant et amens aux lectrodes. Le champ lectrique moyen +ncessaire pour obtenir ce rsultat est d'autant plus lev que +l'ionisation est plus forte.

+ +

D'aprs des recherches rcentes de M. Townsend, le phnomne est plus +complexe quand la pression du gaz est faible. Le courant semble d'abord +tendre vers une valeur limite constante quand la diffrence de potentiel +augmente; mais, partir d'une certaine diffrence de potentiel, le +courant recommence crotre avec le champ, et cela avec une rapidit +trs grande. M. Townsend admet que cet accroissement est d une +ionisation nouvelle produite par les ions eux-mmes quand ceux-ci, sous +l'action du champ lectrique, prennent une vitesse suffisante pour +qu'une molcule du gaz, rencontre par un de ces projectiles, se trouve +brise et divise en ses ions constituants. Un champ lectrique intense +et une pression faible favorisent cette ionisation par les ions dj +prsents, et, aussitt que celle-ci commence se produire, l'intensit +du courant crot constamment avec le champ moyen entre les plateaux[17]. +Le courant limite ne saurait donc tre obtenu qu'avec des causes +ionisantes, dont l'intensit ne dpasse pas une certaine valeur, de +telle faon que la saturation corresponde des champs pour lesquels +l'ionisation par choc des ions ne peut encore avoir lieu. Cette +condition se trouvait ralise dans mes expriences.

+ +

14

+ +

L'ordre de grandeur des courants de saturation que l'on obtient avec les +composs d'urane est de 10-11 ampres pour un condensateur dont les +plateaux ont 8cm de diamtre et sont distants de 3cm. Les composs +de thorium donnent lieu des courants du mme ordre de grandeur, et +l'activit des oxydes d'uranium et de thorium est trs analogue.

+ +

Radioactivit des composs d'uranium et de thorium.—Voici les nombres +que j'ai obtenus avec divers composs d'urane; je dsigne par i +l'intensit du courant en ampres:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 i 1011.
Uranium mtallique (contenant un peu de carbone)2,3
Oxyde d'urane noir U2 O52,6
Oxyde d'urane vert U3 O41,8
Acide uranique hydrat0,6
Uranate de sodium1,2
Uranate de potassium1,2
Uranate d'ammonium1,3
Sulfate uraneux0,7
Sulfate d'uranyle et de potassium0,7
Azotate d'uranyle0,7
Phosphate de cuivre et d'uranyle0,9
Oxysulfure d'urane1,2
+ +

L'paisseur de la couche du compos d'urane employ a peu d'influence, +pourvu que la couche soit continue. Voici quelques expriences ce +sujet:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 paisseur de la couche.
mm		i 1011.
Oxyde d'urane0,52,7
        3,03,0
Uranate d'ammonium0,51,3
        3,01,4
+ +

15

+ +

On peut conclure de l, que l'absorption des rayons uraniques par la +matire qui les met est trs forte, puisque les rayons venant des +couches profondes ne peuvent pas produire d'effet notable.

+ +

Les nombres que j'ai obtenus avec les composs de thorium[18] m'ont +permis de constater:

+ +
+

1 Que l'paisseur de la couche employe a une action considrable, + surtout avec l'oxyde;

+ +

2 Que le phnomne n'est rgulier que si l'on emploie une couche + active mince (0mm,25 par exemple). Au contraire, quand on emploie une + couche de matire paisse (6mm), on obtient des nombres oscillant + entre des limites tendues, surtout dans le cas de l'oxyde:

+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 paisseur de la couche.
mm		i 1011. 
Oxyde de thorium0,252,2 
            0,5  2,5 
            2,5  4,7 
            3,0  5,5en moyenne
            6,0  5,5
Sulfate de thorium0,250,8 
+ +

Il y a dans la nature du phnomne une cause d'irrgularits qui +n'existe pas dans le cas des composs d'urane. Les nombres obtenus pour +une couche d'oxyde de 6mm d'paisseur variaient entre 3,7 et 7,3.

+ +

Les expriences que j'ai faites sur l'absorption des rayons uraniques et +thoriques ont montr que les rayons thoriques sont plus pntrants que +les rayons uraniques et que les rayons mis par l'oxyde de thorium en +couche paisse sont plus pntrants que ceux qu'il met en couche mince. +Voici, par exemple, les nombres qui 16 indiquent la fraction du +rayonnement que transmet une lame d'aluminium dont l'paisseur est +0mm,01:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Substance rayonnante.Fraction du rayonnement transmise par la lame.
Uranium0,18
Oxyde d'urane U2 O50,20
Uranate d'ammonium0,20
Phosphate d'urane et de cuivre0,21
 mm 
Oxyde de thorium sous paisseur0,250,38
                  0,5  0,47
                  3,0  0,70
                  6,0  0,70
Sulfate de thorium0,250,38
+ +

Avec les composs d'urane, l'absorption est la mme quel que soit le +compos employ, ce qui porte croire que les rayons mis par les +divers composs sont de mme nature.

+ +

Les particularits de la radiation thorique ont t l'objet de +publications trs compltes. M. Owens[19] a montr que la constance du +courant n'est obtenue qu'au bout d'un temps assez long en appareil clos, +et que l'intensit du courant est fortement rduite par l'action d'un +courant d'air (ce qui n'a pas lieu pour les composs d'uranium). M. +Rutherford a fait des expriences analogues et les a interprtes en +admettant que le thorium et ses composs mettent non seulement des +rayons de Becquerel, mais encore une manation, constitue par des +particules extrmement tnues, qui restent radioactives pendant quelque +temps aprs leur mission et peuvent tre entranes par un courant +d'air[20].

+ +

17

+ +

Les caractres de la radiation thorique qui sont relatifs l'influence +de l'paisseur de la couche employe et l'action des courants d'air +ont une liaison troite avec le phnomne de la radioactivit induite +et de sa propagation de proche en proche. Ce phnomne a t observ +pour la premire fois avec le radium et sera dcrit plus loin.

+ +

La radioactivit des composs d'uranium et de thorium se prsente comme +une proprit atomique. M. Becquerel avait dj observ que tous les +composs d'uranium sont actifs et avait conclu que leur activit tait +due la prsence de l'lment uranium; il a montr galement que +l'uranium tait plus actif que ses sels[21]. J'ai tudi ce point de +vue les composs de l'uranium et du thorium et j'ai fait un grand nombre +de mesures de leur activit dans diverses conditions. Il rsulte de +l'ensemble de ces mesures que la radioactivit de ces substances est +bien effectivement une proprit atomique. Elle semble ici lie la +prsence des atomes des deux lments considrs et n'est dtruite ni +par les changements d'tat physique ni par les transformations +chimiques. Les combinaisons chimiques et les mlanges contenant de +l'uranium ou du thorium sont d'autant plus actifs qu'ils contiennent une +plus forte proportion de ces mtaux, toute matire inactive agissant +la fois comme matire inerte et matire absorbant le rayonnement.

+ +

La radioactivit atomique est-elle un phnomne gnral?—Comme il a +t dit plus haut, j'ai cherch si d'autres substances que les composs +d'uranium et de thorium taient radioactives. J'ai entrepris cette +recherche dans l'ide qu'il tait fort peu probable que la +radioactivit, considre comme proprit atomique, appartnt 18 une +certaine espce de matire, l'exclusion de toute autre. Les mesures +que j'ai faites me permettent de dire que pour les lments chimiques +actuellement considrs comme tels, y compris les plus rares et les plus +hypothtiques, les composs tudis par moi ont t toujours au moins +100 fois moins actifs dans mon appareil que l'uranium mtallique. Dans +le cas des lments rpandus, j'ai tudi plusieurs composs; dans le +cas des corps rares, j'ai tudi les composs que j'ai pu me procurer.

+ +

Voici la liste des substances qui ont fait partie de mon tude sous +forme d'lment ou de combinaison:

+ +
+

1 Tous les mtaux ou mtallodes que l'on trouve facilement et + quelques-uns, plus rares, produits purs, provenant de la collection de + M. Etard, l'cole de Physique et de Chimie industrielles de la Ville + de Paris;

+ +

2 Les corps rares suivants: gallium, germanium, nodyme, prasodyme, + niobium, scandium, gadolinium, erbium, samarium et rubidium + (chantillons prts par M. Demaray); yttrium, ytterbium avec nouvel + erbium (chantillons prts par M. Urbain[22]);

+ +

3 Un grand nombre de roches et de minraux.

+
+ +

Dans les limites de sensibilit de mon appareil je n'ai pas trouv de +substance simple autre que l'uranium et le thorium, qui soit doue de +radioactivit atomique. Il convient toutefois de dire quelques mots sur +ce qui est relatif au phosphore. Le phosphore blanc humide, plac entre +les plateaux du condensateur, rend conducteur l'air entre les +plateaux[23]. Toutefois, je ne considre pas ce corps comme radioactif +la faon de l'uranium et du thorium. 19 Le phosphore, en effet, dans +ces conditions, s'oxyde et met des rayons lumineux, tandis que les +composs d'uranium et de thorium sont radioactifs sans prouver aucune +modification chimique apprciable par les moyens connus. De plus, le +phosphore n'est actif ni l'tat de phosphore rouge, ni l'tat de +combinaison.

+ +

Dans un travail rcent, M. Bloch vient de montrer que le phosphore, en +s'oxydant en prsence de l'air, donne naissance des ions trs peu +mobiles qui rendent l'air conducteur et provoquent la condensation de la +vapeur d'eau[24].

+ +

Certains travaux rcents conduiraient admettre que la radioactivit +appartient toutes les substances un degr extrmement faible[25]. +L'identit de ces phnomnes trs faibles avec les phnomnes de la +radioactivit atomique ne peut encore tre considre comme tablie.

+ +

L'uranium et le thorium sont les deux lments qui possdent les plus +forts poids atomiques (240 et 232); ils se rencontrent frquemment dans +les mmes minraux.

+ +

Minraux radioactifs.—J'ai examin dans mon appareil plusieurs +minraux[26]; certains d'entre eux se sont montrs actifs, entre autres +la pechblende, la chalcolite, l'autunite, la monazite, la thorite, +l'orangite, la fergusonite, la clvite, etc. Voici un Tableau qui donne +en ampres l'intensit i du courant obtenu avec l'uranium mtallique +et avec divers minraux.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 i 1011.
Uranium 2,3  
Pechblende de Johanngeorgenstadt 8,3  
                 de Joachimsthal 7,0  
                 de Pzibran20 6,5  
                 de Cornwallis 1,6  
Clvite 1,4  
Chalcolite 5,2  
Autunite 2,7  
Thorites diverses0,1  
0,3  
0,7  
1,3  
1,4  
Orangite 2,0  
Monazite 0,5  
Xenotime 0,03
Aeschynite 0,7  
Fergusonite, 2 chantillons0,4  
0,1  
Samarskite 1,1  
Niobite, 2 chantillons0,1  
0,3  
Tantalite 0,02
Carnotite[27]  6,2  
+ +

Le courant obtenu avec l'orangite (minerai d'oxyde de thorium) variait +beaucoup avec l'paisseur de la couche employe. En augmentant cette +paisseur depuis 0mm,25 6mm, on faisait crotre le courant de +1,8 2,3.

+ +

Tous les minraux qui se montrent radioactifs contiennent de l'uranium +ou du thorium; leur activit n'a donc rien d'tonnant, mais l'intensit +du phnomne pour certains minraux est inattendue. Ainsi, on trouve des +pechblendes (minerais d'oxyde d'urane) qui sont 4 fois plus actives que +l'uranium mtallique. La chalcolite (phosphate de cuivre et d'urane +cristallis) est 2 fois plus active que l'uranium. L'autunite (phosphate +d'urane et de chaux) est aussi active que l'uranium. Ces faits taient +en dsaccord 21 avec les considrations prcdentes, d'aprs +lesquelles aucun minral n'aurait d se montrer plus actif que l'uranium +ou le thorium.

+ +

Pour claircir ce point, j'ai prpar de la chalcolite artificielle par +le procd de Debray, en partant de produits purs. Ce procd consiste +mlanger une dissolution d'azotate d'uranyle avec une dissolution de +phosphate de cuivre dans l'acide phosphorique, et chauffer vers 50 ou +60. Au bout de quelque temps, des cristaux de chalcolite se forment +dans la liqueur[28]. La chalcolite ainsi obtenue possde une activit +tout fait normale, tant donne sa composition; elle est deux fois et +demie moins active que l'uranium.

+ +

Il devenait ds lors trs probable que si la pechblende, la chalcolite, +l'autunite ont une activit si forte, c'est que ces substances +renferment en petite quantit une matire fortement radioactive, +diffrente de l'uranium, du thorium et des corps simples actuellement +connus. J'ai pens que, s'il en tait effectivement ainsi, je pouvais +esprer extraire cette substance du minerai par les procds ordinaires +de l'analyse chimique.

+ +
+ +
+ +

22

+ +

CHAPITRE II.
+~~~~

+LES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES.

+ +

Mthode de recherches.—Les rsultats de l'tude des minraux +radioactifs, noncs dans le Chapitre prcdent, nous ont engags, M. +Curie et moi, chercher extraire de la pechblende une nouvelle +substance radioactive. Notre mthode de recherches ne pouvait tre base +que sur la radioactivit, puisque nous ne connaissions aucun autre +caractre de la substance hypothtique. Voici comment on peut se servir +de la radioactivit pour une recherche de ce genre. On mesure la +radioactivit d'un produit, on effectue sur ce produit une sparation +chimique; on mesure la radioactivit de tous les produits obtenus, et +l'on se rend compte si la substance radioactive est reste intgralement +avec l'un d'eux, ou bien si elle s'est partage entre eux et dans quelle +proportion. On a ainsi une indication qui peut tre compare, en une +certaine mesure, celle que pourrait fournir l'analyse spectrale. Pour +avoir des nombres comparables, il faut mesurer l'activit des substances + l'tat solide et bien dessches.

+ +

Polonium, radium, actinium.—L'analyse de la pechblende, avec le +concours de la mthode qui vient d'tre expose, nous a conduits +tablir l'existence, dans ce minral, de deux substances fortement +radioactives, chimiquement diffrentes: le polonium, trouv par nous, +et le radium, que nous avons dcouvert en collaboration avec M. +Bmont[29].

+ +

23

+ +
+

Le polonium est une substance voisine du bismuth au point de vue + analytique et l'accompagnant dans les sparations. On obtient du bismuth + de plus en plus riche en polonium par l'un des procds de + fractionnement suivants:

+ +

1 Sublimation des sulfures dans le vide; le sulfure actif est beaucoup + plus volatil que le sulfure de bismuth.

+ +

2 Prcipitation des solutions azotiques par l'eau; le sous-nitrate + prcipit est beaucoup plus actif que le sel qui reste dissous.

+ +

3 Prcipitation par l'hydrogne sulfur d'une solution chlorhydrique + extrmement acide; les sulfures prcipits sont considrablement plus + actifs que le sel qui reste dissous.

+
+ +

Le radium est une substance qui accompagne le baryum retir de la +pechblende; il suit le baryum dans ses ractions et s'en spare par +diffrence de solubilit des chlorures dans l'eau, l'eau alcoolise ou +l'eau additionne d'acide chlorhydrique. Nous effectuons la sparation +des chlorures de baryum et de radium, en soumettant leur mlange une +cristallisation fractionne, le chlorure de radium tant moins soluble +que celui de baryum.

+ +

Une troisime substance fortement radioactive a t caractrise dans la +pechblende par M. Debierne, qui lui a donn le nom d'actinium[30]. +L'actinium accompagne certains corps du groupe du fer contenus dans la +pechblende; il semble surtout voisin du thorium dont il n'a pu encore +tre spar. L'extraction de l'actinium de la pechblende est une +opration trs pnible, les sparations tant gnralement incompltes.

+ +

Toutes les trois substances radioactives nouvelles se 24 trouvent dans +la pechblende en quantit absolument infinitsimale. Pour les obtenir +l'tat concentr, nous avons t obligs d'entreprendre le traitement de +plusieurs tonnes de rsidus de minerai d'urane. Le gros traitement se +fait dans une usine; il est suivi de tout un travail de purification et +de concentration. Nous arrivons ainsi extraire de ces milliers de +kilogrammes de matire premire quelques dcigrammes de produits qui +sont prodigieusement actifs par rapport au minerai dont ils proviennent. +Il est bien vident que l'ensemble de ce travail est long, pnible et +coteux[31].

+ +

D'autres substances radioactives nouvelles ont encore t signales la +suite de notre travail. M. Giesel, d'une part, MM. Hoffmann et Strauss, +d'autre part, ont annonc l'existence probable d'une substance +radioactive voisine du plomb par ses proprits chimiques. On ne possde +encore que peu de renseignements sur cette substance[32].

+ +

De toutes les substances radioactives nouvelles, le 25 radium est, +jusqu' prsent, la seule qui ait t isole l'tat de sel pur.

+ +

Spectre du radium.—Il tait de premire importance de contrler, par +tous les moyens possibles, l'hypothse, faite dans ce travail, de +l'existence d'lments nouveaux radioactifs. L'analyse spectrale est +venue, dans le cas du radium, confirmer d'une faon complte cette +hypothse.

+ +

M. Demaray a bien voulu se charger de l'examen des substances +radioactives nouvelles, par les procds rigoureux qu'il emploie dans +l'tude des spectres d'tincelle photographis.

+ +

Le concours d'un savant aussi comptent a t pour nous un grand +bienfait, et nous lui gardons une reconnaissance profonde d'avoir +consenti faire ce travail. Les rsultats de l'analyse spectrale sont +venus nous apporter la certitude, alors que nous tions encore dans le +doute sur l'interprtation des rsultats de nos recherches[33].

+ +

Les premiers chantillons de chlorure de baryum radifre mdiocrement +actif, examins par Demaray, lui montrrent, en mme temps que les +raies du baryum, une raie nouvelle d'intensit notable et de longueur +d'onde λ = 381µµ,47 dans le spectre ultra-violet. +Avec des produits plus actifs, prpars ensuite, Demaray vit la raie +381µµ,47 se renforcer; en mme temps d'autres raies +nouvelles apparurent, et dans le spectre les raies nouvelles et les +raies du baryum avaient des intensits comparables. Une nouvelle +concentration a fourni un produit, pour 26 lequel le nouveau spectre +domine, et les trois plus fortes raies du baryum, seules visibles, +indiquent seulement la prsence de ce mtal l'tat d'impuret. Ce +produit peut tre considr comme du chlorure de radium peu prs pur. +Enfin j'ai pu, par une nouvelle purification, obtenir un chlorure +extrmement pur, dans le spectre duquel les deux raies dominantes du +baryum sont peine visibles.

+ +

Voici, d'aprs Demaray[34], la liste des raies principales du radium +pour la portion du spectre comprise entre λ = 500,0 et +λ = 350,0 millimes de micron (µµ). L'intensit de chaque raie +est indique par un nombre, la plus forte raie tant marque 16.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
λ.Intensit.λ.Intensit.
482,6310453,35  9
472,69  5443,61  8
469,98  3434,0612
469,21  7381,4716
468,3014364,9612
464,19   4  
+ +

Toutes les raies sont nettes et troites, les trois raies 381,47, 468,30 +et 434,06 sont fortes; elles atteignent l'galit avec les raies les +plus intenses actuellement connues. On aperoit galement dans le +spectre deux bandes nbuleuses fortes. La premire, symtrique, s'tend +de 463,10 462,19 avec maximum 462,75. La deuxime, plus forte, est +dgrade vers l'ultra-violet; elle commence brusquement 446,37, passe +par un maximum 445,52; la rgion du maximum s'tend jusqu' 445,34, +puis une bande nbuleuse, graduellement dgrade, s'tend jusque vers +439.

+ +

Dans la partie la moins rfrangible non photographie du spectre +d'tincelle, la seule raie notable est 27 la raie 566,5 (environ), +bien plus faible cependant que 482,63.

+ +

L'aspect gnral du spectre est celui des mtaux alcalino-terreux; on +sait que ces mtaux ont des spectres de raies fortes avec quelques +bandes nbuleuses.

+ +

D'aprs Demaray, le radium peut figurer parmi les corps ayant la +raction spectrale la plus sensible. J'ai, d'ailleurs, pu conclure, +d'aprs mon travail de concentration, que, dans le premier chantillon +examin qui montrait nettement la raie 381,47, la proportion de radium +devait tre trs faible (peut-tre de 0,02 pour 100). Cependant, il faut +une activit 50 fois plus grande que celle de l'uranium mtallique pour +apercevoir nettement la raie principale du radium dans les spectres +photographis. Avec un lectromtre sensible, on peut dceler la +radioactivit d'un produit quand elle n'est que 1/100 de celle de +l'uranium mtallique. On voit que, pour dceler la prsence du radium, +la radioactivit est un caractre plusieurs milliers de fois plus +sensible que la raction spectrale.

+ +

Le bismuth polonium trs actif et le thorium actinium trs actif, +examins par Demaray, n'ont encore respectivement donn que les raies +du bismuth et du thorium.

+ +

Dans une publication rcente, M. Giesel[35], qui s'est occup de la +prparation du radium, annonce que le bromure de radium donne lieu une +coloration carmin de la flamme. Le spectre de flamme du radium contient +deux belles bandes rouges, une raie dans le bleu vert et deux lignes +faibles dans le violet.

+ +

Extraction des substances radioactives nouvelles.—La premire partie +de l'opration consiste extraire des 28 minerais d'urane le baryum +radifre, le bismuth polonifre et les terres rares contenant +l'actinium. Ces trois premiers produits ayant t obtenus, on cherche, +pour chacun d'eux, isoler la substance radioactive nouvelle. Cette +deuxime partie du traitement se fait par une mthode de fractionnement. +On sait qu'il est difficile de trouver un moyen de sparation trs +parfait entre des lments trs voisins; les mthodes de fractionnement +sont donc tout indiques. D'ailleurs, quand un lment se trouve mlang + un autre l'tat de trace, on ne peut appliquer au mlange une +mthode de sparation parfaite, mme en admettant que l'on en connaisse +une; on risquerait, en effet, de perdre la trace de matire qui aurait +pu tre spare dans l'opration.

+ +

Je me suis occupe spcialement du travail ayant pour but l'isolement du +radium et du polonium. Aprs un travail de quelques annes, je n'ai +encore russi que pour le premier de ces corps.

+ +

La pechblende tant un minerai coteux, nous avons renonc en traiter +de grandes quantits. En Europe, l'extraction de ce minerai se fait dans +la mine de Joachimsthal, en Bohme. Le minerai broy est grill avec du +carbonate de soude, et la matire rsultant de ce traitement est +lessive d'abord l'eau chaude, puis l'acide sulfurique tendu. La +solution contient l'uranium qui donne la pechblende sa valeur. Le +rsidu insoluble est rejet.

+ +

Ce rsidu contient des substances radioactives; son activit est 4 fois +et demie plus grande que celle de l'uranium mtallique. Le gouvernement +autrichien, auquel appartient la mine, nous a gracieusement donn une +tonne de ce rsidu pour nos recherches, et a autoris la mine nous +fournir plusieurs autres tonnes de cette matire.

+ +

Il n'tait gure facile de faire le premier traitement 29 du rsidu +l'usine par les mmes procds qu'au laboratoire. M. Debierne a bien +voulu tudier cette question et organiser le traitement dans l'usine. Le +point le plus important de la mthode qu'il a indique consiste +obtenir la transformation des sulfates en carbonates par l'bullition de +la matire avec une dissolution concentre de carbonate de soude. Ce +procd permet d'viter la fusion avec le carbonate de soude.

+ +

Le rsidu contient principalement des sulfates de plomb et de chaux, de +la silice, de l'alumine et de l'oxyde de fer. On y trouve, en outre, en +quantit plus ou moins grande, presque tous les mtaux (cuivre, bismuth, +zinc, cobalt, manganse, nickel, vanadium, antimoine, thallium, terres +rares, niobium, tantale, arsenic, baryum, etc.). Le radium se trouve, +dans ce mlange, l'tat de sulfate et en constitue le sulfate le moins +soluble. Pour le mettre en dissolution, il faut liminer autant que +possible l'acide sulfurique. Pour cela, on commence par traiter le +rsidu par une solution concentre et bouillante de soude ordinaire. +L'acide sulfurique combin au plomb, l'alumine, la chaux, passe, en +grande partie, en dissolution l'tat de sulfate de soude que l'on +enlve par des lavages l'eau. La dissolution alcaline enlve en mme +temps du plomb, de la silice, de l'alumine. La portion insoluble lave +l'eau est attaque par l'acide chlorhydrique ordinaire. Cette opration +dsagrge compltement la matire et en dissout une grande partie. De +cette dissolution on peut retirer le polonium et l'actinium: le premier +est prcipit par l'hydrogne sulfur, le second se trouve dans les +hydrates prcipits par l'ammoniaque dans la dissolution spare des +sulfures et peroxyde. Quant au radium, il reste dans la portion +insoluble. Cette portion est lave l'eau, puis traite par une +dissolution concentre et bouillante de carbonate de soude. S'il ne +restait plus que peu de sulfates non attaqus, cette opration 30 a +pour effet de transformer compltement les sulfates de baryum et de +radium en carbonates. On lave alors la matire trs compltement +l'eau, puis on l'attaque par l'acide chlorhydrique tendu exempt d'acide +sulfurique. La dissolution contient le radium, ainsi que du polonium et +de l'actinium. On la filtre et on la prcipite par l'acide sulfurique. +On obtient ainsi des sulfates bruts de baryum radifre contenant aussi +de la chaux, du plomb, du fer et ayant aussi entran un peu d'actinium. +La dissolution contient encore un peu d'actinium et de polonium qui +peuvent en tre retirs comme de la premire dissolution chlorhydrique.

+ +

On retire d'une tonne de rsidu 10kg 20kg de sulfates bruts, +dont l'activit est de 30 60 fois plus grande que celle de l'uranium +mtallique. On procde leur purification. Pour cela, on les fait +bouillir avec du carbonate de soude et on les transforme en chlorures. +La dissolution est traite par l'hydrogne sulfur, ce qui donne une +petite quantit de sulfures actifs contenant du polonium. On filtre la +dissolution, on la peroxyde par l'action du chlore et on la prcipite +par de l'ammoniaque pure.

+ +

Les oxydes et hydrates prcipits sont trs actifs, et l'activit est +due l'actinium. La dissolution filtre est prcipite par le carbonate +de soude. Les carbonates alcalino-terreux prcipits sont lavs et +transforms en chlorures.

+ +

Ces chlorures sont vapors sec et lavs avec de l'acide chlorhydrique +concentr pur. Le chlorure de calcium se dissout presque entirement, +alors que le chlorure de baryum radifre reste insoluble. On obtient +ainsi, par tonne de matire premire, 8kg environ de chlorure de +baryum radifre, dont l'activit est environ 60 fois plus grande que +celle de l'uranium mtallique. Ce chlorure est prt pour le +fractionnement.

+ +

31

+ +

Polonium.—Comme il a t dit plus haut, en faisant passer l'hydrogne +sulfur dans les diverses dissolutions chlorhydriques obtenues au cours +du traitement, on prcipite des sulfures actifs dont l'activit est due +au polonium.

+ +

Ces sulfures contiennent principalement du bismuth, un peu de cuivre et +de plomb; ce dernier mtal ne s'y trouve pas en forte proportion, parce +qu'il a t en grande partie enlev par la dissolution sodique, et parce +que son chlorure est peu soluble. L'antimoine et l'arsenic ne se +trouvent dans les oxydes qu'en quantit minime, leurs oxydes ayant t +dissous par la soude. Pour avoir de suite des sulfures trs actifs, on +employait le procd suivant: les dissolutions chlorhydriques trs +acides taient prcipites par l'hydrogne sulfur: les sulfures qui se +prcipitent dans ces conditions sont trs actifs, on les emploie pour la +prparation du polonium; dans la dissolution il reste des substances +dont la prcipitation est incomplte en prsence d'un excs d'acide +chlorhydrique (bismuth, plomb, antimoine). Pour achever la +prcipitation, on tend la dissolution d'eau, on la traite nouveau par +l'hydrogne sulfur et l'on obtient une seconde portion de sulfures +beaucoup moins actifs que les premiers, et qui, gnralement, ont t +rejets. Pour la purification ultrieure des sulfures, on les lave au +sulfure d'ammonium, ce qui enlve les traces restantes d'antimoine et +d'arsenic. Puis on les lave l'eau additionne d'azotate d'ammonium et +on les traite par l'acide azotique tendu.

+ +

La dissolution n'est jamais complte; on obtient toujours un rsidu +insoluble plus ou moins important que l'on traite nouveau si on le +juge utile. La dissolution est rduite un petit volume et prcipite +soit par l'ammoniaque, soit par beaucoup d'eau. Dans les deux cas le +plomb et le cuivre restent en dissolution; dans le second 32 cas un +peu de bismuth peine actif reste dissous galement.

+ +

Le prcipit d'oxydes ou de sous-azotates est soumis un fractionnement +de la manire suivante: on dissout le prcipit dans l'acide azotique, +on ajoute de l'eau la dissolution, jusqu' formation d'une quantit +suffisante de prcipit; pour cette opration il faut tenir compte de ce +que le prcipit ne se forme, quelquefois, qu'au bout d'un certain +temps. On spare le prcipit du liquide surnageant, on le redissout +dans l'acide azotique; sur les deux portions liquides ainsi obtenues on +refait une prcipitation par l'eau, et ainsi de suite. On runit les +diverses portions en se basant sur leur activit, et l'on tche de +pousser la concentration aussi loin que possible. On obtient ainsi une +trs petite quantit de matire dont l'activit est norme, mais qui, +nanmoins, n'a encore donn au spectroscope que les raies du bismuth.

+ +

On a malheureusement peu de chances d'aboutir l'isolement du polonium +par cette voie. La mthode de fractionnement qui vient d'tre dcrite +prsente de grandes difficults, et il en est de mme pour d'autres +procds de fractionnement par voie humide. Quel que soit le procd +employ, il se forme avec la plus grande facilit des composs +absolument insolubles dans les acides tendus ou concentrs. Ces +composs ne peuvent tre redissous qu'en les ramenant pralablement +l'tat mtallique, par la fusion avec le cyanure de potassium, par +exemple.

+ +

tant donn le nombre considrable des oprations effectuer, cette +circonstance constitue une difficult norme pour le progrs du +fractionnement. Cet inconvnient est d'autant plus grave que le polonium +est une substance qui, une fois retire de la pechblende, diminue +d'activit.

+ +

Cette baisse d'activit est d'ailleurs lente; c'est ainsi 33 qu'un +chantillon de nitrate de bismuth polonium a perdu la moiti de son +activit en onze mois.

+ +

Aucune difficult analogue ne se prsente pour le radium. La +radioactivit reste un guide fidle pour la concentration: cette +concentration elle-mme ne prsente aucune difficult, et les progrs du +travail ont pu, depuis le dbut, tre constamment contrls par +l'analyse spectrale.

+ +

Quand les phnomnes de la radioactivit induite, dont il sera question +plus loin, ont t connus, il a paru naturel d'admettre que le polonium, +qui ne donne que les raies du bismuth et dont l'activit diminue avec le +temps, n'est pas un lment nouveau, mais du bismuth activ par le +voisinage du radium dans la pechblende. Je ne suis pas convaincue que +cette manire de voir soit exacte. Au cours de mon travail prolong sur +le polonium, j'ai constat des effets chimiques que je n'ai jamais +observs ni avec le bismuth ordinaire, ni avec le bismuth activ par le +radium. Ces effets chimiques sont, en premier lieu, la formation +extrmement facile des composs insolubles dont j'ai parl plus haut +(spcialement sous-nitrates), en deuxime lieu, la couleur et l'aspect +des prcipits obtenus en ajoutant de l'eau la solution azotique du +bismuth polonifre. Ces prcipits sont parfois blancs, mais plus +gnralement d'un jaune plus ou moins vif, allant au rouge fonc.

+ +

L'absence de raies, autres que celles du bismuth, ne prouve pas +premptoirement que la substance ne contient que du bismuth, car il +existe des corps dont la raction spectrale est peu sensible.

+ +

Il serait ncessaire de prparer une petite quantit de bismuth +polonifre l'tat de concentration aussi avanc que possible, et d'en +faire l'tude chimique, en premier lieu, la dtermination du poids +atomique du mtal. Cette recherche n'a encore pu tre faite cause des +difficults de travail chimique signales plus haut.

+ +

34

+ +

S'il tait dmontr que le polonium est un lment nouveau, il n'en +serait pas moins vrai que cet lment ne peut exister indfiniment +l'tat fortement radioactif, tout au moins quand il est retir du +minerai. On peut alors envisager la question de deux manires +diffrentes: 1 ou bien toute l'activit du polonium est de la +radioactivit induite par le voisinage de substances radioactives par +elles-mmes; le polonium aurait alors la facult de s'activer +atomiquement d'une faon durable, facult qui ne semble pas appartenir +une substance quelconque; 2 ou bien l'activit du polonium est une +activit propre qui se dtruit spontanment dans certaines conditions et +peut persister dans certaines autres conditions qui se trouvent +ralises dans le minerai. Le phnomne de l'activation atomique au +contact est encore si mal connu, que l'on manque de base pour se former +une opinion cohrente sur ce qui touche cette question.

+ +
+

Tout rcemment a paru un travail de M. Marckwald, sur le polonium[36]. + M. Marckwald plonge une baguette de bismuth pur dans une solution + chlorhydrique du bismuth extrait du rsidu du traitement de la + pechblende. Au bout de quelque temps la baguette se recouvre d'un + dpt trs actif, et la solution ne contient plus que du bismuth + inactif. M. Marckwald obtient aussi un dpt trs actif en ajoutant du + chlorure d'tain une solution chlorhydrique de bismuth radioactif. + M. Marckwald conclut de l que l'lment actif est analogue au tellure + et lui donne le nom de radiotellure. La matire active de M. + Marckwald semble identique au polonium, par sa provenance et par les + rayons trs absorbables qu'elle met. Le choix d'un nom nouveau pour + cette matire est certainement inutile dans l'tat actuel de la + question.

+
+ +

Prparation du chlorure de radium pur.—Le procd que j'ai adopt +pour extraire le chlorure de radium pur du chlorure de baryum radifre +consiste soumettre 35 le mlange des chlorures une cristallisation +fractionne dans l'eau pure d'abord, dans l'eau additionne d'acide +chlorhydrique pur ensuite. On utilise ainsi la diffrence des +solubilits des deux chlorures, celui de radium tant moins soluble que +celui de baryum.

+ +

Au dbut du fractionnement on emploie l'eau pure distille. On dissout +le chlorure et l'on amne la dissolution tre sature la temprature +de l'bullition, puis on laisse cristalliser par refroidissement dans +une capsule couverte. Il se forme alors au fond de beaux cristaux +adhrents, et la dissolution sature, surnageante, peut tre facilement +dcante. Si l'on vapore sec un chantillon de cette dissolution, on +trouve que le chlorure obtenu est environ cinq fois moins actif que +celui qui a cristallis. On a ainsi partag le chlorure en deux +portions: A et B, la portion A tant beaucoup plus active que la portion +B. On recommence sur chacun des chlorures A et B la mme opration, et +l'on obtient, avec chacun d'eux, deux portions nouvelles. Quand la +cristallisation est termine, on runit ensemble la fraction la moins +active du chlorure A et la fraction la plus active du chlorure B, ces +deux matires ayant sensiblement la mme activit. On se trouve alors +avoir trois portions que l'on soumet nouveau au mme traitement.

+ +

On ne laisse pas augmenter constamment le nombre des portions. A mesure +que ce nombre augmente, l'activit de la portion la plus soluble va en +diminuant. Quand cette portion n'a plus qu'une activit insignifiante, +on l'limine du fractionnement. Quand on a obtenu le nombre de portions +que l'on dsire, on cesse aussi de fractionner la portion la moins +soluble (la plus riche en radium), et on l'limine du fractionnement.

+ +

On opre avec un nombre constant de portions. Aprs chaque srie +d'oprations, la solution sature provenant d'une portion est verse sur +les cristaux provenant de la 36 portion suivante; mais si, aprs l'une +des sries, on a limin la fraction la plus soluble, aprs la srie +suivante on fera, au contraire, une nouvelle portion avec la fraction la +plus soluble, et l'on liminera les cristaux qui constituent la portion +la plus active. Par la succession alternative de ces deux modes +opratoires on obtient un mcanisme de fractionnement trs rgulier, +dans lequel le nombre des portions et l'activit de chacune d'elles +restent constants, chaque portion tant environ cinq fois plus active +que la suivante, et dans lequel on limine d'un ct ( la queue) un +produit peu prs inactif, tandis que l'on recueille de l'autre ct ( +la tte) un chlorure enrichi en radium. La quantit de matire contenue +dans les portions va, d'ailleurs, ncessairement en diminuant, et les +portions diverses contiennent d'autant moins de matire qu'elles sont +plus actives.

+ +

On oprait au dbut avec six portions, et l'activit du chlorure limin + la queue n'tait que 0,1 de celle de l'uranium.

+ +

Quand on a ainsi limin en grande partie la matire inactive et que les +portions sont devenues petites, on n'a plus intrt liminer une +activit aussi faible; on supprime alors une portion la queue du +fractionnement et l'on ajoute la tte une portion forme avec le +chlorure actif prcdemment recueilli. On recueillera donc maintenant un +chlorure plus riche en radium que prcdemment. On continue appliquer +ce systme jusqu' ce que les cristaux de tte reprsentent du chlorure +de radium pur. Si le fractionnement a t fait d'une faon trs +complte, il reste peine de trs petites quantits de tous les +produits intermdiaires.

+ +

Quand le fractionnement est avanc et que la quantit de matire est +devenue faible dans chaque portion, la sparation par cristallisation +est moins efficace, le refroidissement tant trop rapide et le volume de +solution 37 dcanter trop petit. On a alors intrt additionner +l'eau d'une proportion dtermine d'acide chlorhydrique; cette +proportion devra aller en croissant mesure que le fractionnement +avance.

+ +

L'avantage de cette addition consiste augmenter la quantit de la +dissolution, la solubilit des chlorures tant moindre dans l'eau +chlorhydrique que dans l'eau pure. De plus, le fractionnement est alors +trs efficace; la diffrence entre les deux fractions provenant d'un +mme produit est considrable; en employant de l'eau avec beaucoup +d'acide, on a d'excellentes sparations, et l'on peut oprer avec trois +ou quatre portions seulement. On a tout avantage employer ce procd +aussitt que la quantit de matire est devenue assez faible pour que +l'on puisse oprer ainsi sans inconvnients.

+ +

Les cristaux, qui se dposent en solution trs acide, ont la forme +d'aiguilles trs allonges, qui ont absolument le mme aspect pour le +chlorure de baryum et pour le chlorure de radium. Les uns et les autres +sont birfringents. Les cristaux de chlorure de baryum radifre se +dposent incolores, mais, quand la proportion de radium devient +suffisante, ils prennent au bout de quelques heures une coloration +jaune, allant l'orang, quelquefois une belle coloration rose. Cette +coloration disparat par la dissolution. Les cristaux de chlorure de +radium pur ne se colorent pas, ou tout au moins pas aussi rapidement, de +sorte que la coloration parat due la prsence simultane du baryum et +du radium. Le maximum de coloration est obtenu pour une certaine +concentration en radium, et l'on peut, en se basant sur cette proprit, +contrler les progrs du fractionnement. Tant que la portion la plus +active se colore, elle contient une quantit notable de baryum; quand +elle ne se colore plus, et que les portions suivantes se colorent, c'est +que la premire est sensiblement du chlorure de radium pur.

+ +

38

+ +

J'ai remarqu parfois la formation d'un dpt compos de cristaux dont +une partie restait incolore, alors que l'autre partie se colorait. Il +semblait possible de sparer les cristaux incolores par triage, ce qui +n'a pas t essay.

+ +

A la fin du fractionnement, le rapport des activits des portions +successives n'est ni le mme, ni aussi rgulier qu'au dbut; toutefois +il ne se produit aucun trouble srieux dans la marche du fractionnement.

+ +

La prcipitation fractionne d'une solution aqueuse de chlorure de +baryum radifre par l'alcool conduit aussi l'isolement du chlorure de +radium qui se prcipite en premier. Cette mthode que j'employais au +dbut a t ensuite abandonne pour celle qui vient d'tre expose et +qui offre plus de rgularit. Cependant, j'ai encore quelquefois employ +la prcipitation par l'alcool pour purifier le chlorure de radium qui +contient une petite quantit de chlorure de baryum. Ce dernier reste +dans la dissolution alcoolique lgrement aqueuse et peut ainsi tre +enlev.

+ +

M. Giesel, qui, ds la publication de nos premires recherches, s'est +occup de la prparation des corps radioactifs, recommande la sparation +du baryum et du radium par la cristallisation fractionne dans l'eau du +mlange des bromures. J'ai pu constater que ce procd est en effet trs +avantageux, surtout au dbut du fractionnement.

+ +

Quel que soit le procd de fractionnement dont on se sert, il est utile +de le contrler par des mesures d'activit.

+ +

Il est ncessaire de remarquer qu'un compos de radium qui tait +dissous, et que l'on vient de ramener l'tat solide, soit par +prcipitation, soit par cristallisation, possde au dbut une activit +d'autant moins grande qu'il est rest plus longtemps en dissolution. +L'activit augmente ensuite pendant plusieurs mois pour atteindre une +certaine limite, toujours la mme. L'activit finale est 39 cinq ou +six fois plus leve que l'activit initiale. Ces variations, sur +lesquelles je reviendrai plus loin, doivent tre prises en considration +pour la mesure de l'activit. Bien que l'activit finale soit mieux +dfinie, il est plus pratique, au cours d'un traitement chimique, de +mesurer l'activit initiale du produit solide.

+ +

L'activit des substances fortement radioactives est d'un tout autre +ordre de grandeur que celle du minerai dont elles proviennent (elle est +106 fois plus grande). Quand on mesure cette radioactivit par la +mthode qui a t expose au dbut de ce travail (appareil fig. 1), on +ne peut pas augmenter, au del d'une certaine limite, la charge que l'on +met dans le plateau du quartz. Cette charge, dans nos expriences, tait +de 4000g au maximum, correspondant une quantit d'lectricit dgage +gale 25 units lectrostatiques. Nous pouvons mesurer des activits +qui varient, dans le rapport de 1 4000, en employant toujours la mme +surface pour la substance active. Pour tendre les limites des mesures, +nous faisons varier cette surface dans un rapport connu. La substance +active occupe alors sur le plateau B une zone circulaire centrale de +rayon connu. L'activit n'tant pas, dans ces conditions, exactement +proportionnelle la surface, on dtermine exprimentalement des +coefficients qui permettent de comparer les activits surface active +ingale.

+ +

Quand cette ressource elle-mme est puise, on est oblig d'avoir +recours l'emploi d'crans absorbants et d'autres procds +quivalents sur lesquels je n'insisterai pas ici. Tous ces procds, +plus ou moins imparfaits, suffisent cependant pour guider les +recherches.

+ +

Nous avons aussi mesur le courant qui traverse le condensateur quand il +est mis en circuit avec une batterie de petits accumulateurs et un +galvanomtre sensible. La ncessit de vrifier frquemment la +sensibilit du galvanomtre 40 nous a empchs d'employer cette +mthode pour les mesures courantes.

+ +

Dtermination du poids atomique du radium[37].—Au cours de mon +travail, j'ai, plusieurs reprises, dtermin le poids atomique du +mtal contenu dans des chantillons de chlorure de baryum radifre. +Chaque fois qu' la suite d'un nouveau traitement j'avais une nouvelle +provision de chlorure de baryum radifre traiter, je poussais la +concentration aussi loin que possible, de faon obtenir de 0g,1 +0g,5 de matire contenant presque toute l'activit du mlange. De +cette petite quantit de matire je prcipitais par l'alcool ou l'acide +chlorhydrique quelques milligrammes de chlorure qui taient destins +l'analyse spectrale.

+ +

Grce son excellente mthode, Demaray n'avait besoin que de cette +quantit minime de matire pour obtenir la photographie du spectre de +l'tincelle. Sur le produit qui me restait je faisais une dtermination +de poids atomique.

+ +

J'ai employ la mthode classique qui consiste doser, l'tat de +chlorure d'argent, le chlore contenu dans un poids connu de chlorure +anhydre. Comme exprience de contrle, j'ai dtermin le poids atomique +du baryum par la mme mthode, dans les mmes conditions et avec la mme +quantit de matire, 0g,5 d'abord, 0g,1 seulement ensuite. Les +nombres trouvs taient toujours compris entre 137 et 138. J'ai vu ainsi +que cette mthode donne des rsultats satisfaisants, mme avec une aussi +faible quantit de matire.

+ +

Les deux premires dterminations ont t faites avec des chlorures, +dont l'un tait 230 fois et l'autre 600 fois 41 plus actif que +l'uranium. Ces deux expriences ont donn, la prcision des mesures +prs, le mme nombre que l'exprience faite avec le chlorure de baryum +pur. On ne pouvait donc esprer de trouver une diffrence qu'en +employant un produit beaucoup plus actif. L'exprience suivante a t +faite avec un chlorure dont l'activit tait environ 3500 fois plus +grande que celle de l'uranium; cette exprience permit, pour la premire +fois, d'apercevoir une diffrence petite, mais certaine; je trouvais, +pour le poids atomique moyen du mtal contenu dans ce chlorure, le +nombre 140, qui indiquait que le poids atomique du radium devait tre +plus lev que celui du baryum. En employant des produits de plus en +plus actifs et prsentant le spectre du radium avec une intensit +croissante, je constatais que les nombres obtenus allaient aussi en +croissant, comme on peut le voir dans le Tableau suivant (A indique +l'activit du chlorure, celle de l'uranium tant prise comme unit; M le +poids atomique trouv):

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
A. M.  
3500 140   le spectre du radium est trs faible
4700 141    
7500 145,8le spectre du radium est fort, mais celui du baryum domine de beaucoup
Ordre de grandeur, 106.173,8les deux spectres ont une importance peu prs gale
225  le baryum n'est prsent qu' l'tat de trace.
+ +

Les nombres de la colonne A ne doivent tre considrs que comme une +indication grossire. L'apprciation de l'activit des corps fortement +radioactifs est, en effet, difficile, pour diverses raisons dont il sera +question plus loin.

+ +

A la suite des traitements dcrits plus haut, j'ai obtenu, en mars 1902, +0g,12 d'un chlorure de radium, dont Demaray a bien voulu faire +l'analyse spectrale. Ce 42 chlorure de radium, d'aprs l'opinion de +Demaray, tait sensiblement pur; cependant son spectre prsentait +encore les trois raies principales du baryum avec une intensit notable.

+ +

J'ai fait avec ce chlorure quatre dterminations successives dont voici +les rsultats:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 Chlorure de radium anhydre.Chlorure d'argent.M.
  I0,1150  0,1130  220,7
 II0,1148  0,1119  223,0
III0,111350,1086  222,8
IV0,109250,10645223,1
+ +

J'ai entrepris alors une nouvelle purification de ce chlorure, et je +suis arrive obtenir une matire beaucoup plus pure encore, dans le +spectre de laquelle les deux raies les plus fortes du baryum sont trs +faibles. tant donne la sensibilit de la raction spectrale du baryum, +Demaray estime que ce chlorure purifi ne contient que des traces +minimes de baryum incapables d'influencer d'une faon apprciable le +poids atomique. J'ai fait trois dterminations avec ce chlorure de +radium parfaitement pur. Voici les rsultats:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 Chlorure de radium anhydre.Chlorure d'argent.M.
  I0,091920,08890225,3
 II0,089360,08627225,8
III0,088390,08589224,0
+ +

Ces nombres donnent une moyenne de 225. Ils ont t calculs, de mme +que les prcdents, en considrant le radium comme un lment bivalent, +dont le chlorure a la formule RaCl2, et en adoptant pour l'argent et +le chlore les nombres Ag = 107,8; Cl = 35,4.

+ +

Il rsulte de ces expriences que le poids atomique du 43 radium est +Ra=225. Je considre ce nombre comme exact une unit prs.

+ +

Les peses taient faites avec une balance apriodique Curie, +parfaitement rgle, prcise au vingtime de milligramme. Cette balance, + lecture directe, permet de faire des peses trs rapides, ce qui est +une condition essentielle pour la pese des chlorures anhydres de radium +et de baryum, qui absorbent lentement de l'eau, malgr la prsence de +corps desschants dans la balance. Les matires peser taient places +dans un creuset de platine; ce creuset tait en usage depuis longtemps, +et j'ai vrifi que son poids ne variait pas d'un dixime de milligramme +au cours d'une opration.

+ +

Le chlorure hydrat obtenu par cristallisation tait introduit dans le +creuset et chauff l'tuve pour tre transform en chlorure anhydre. +L'exprience montre que, lorsque le chlorure a t maintenu quelques +heures 100, son poids ne varie plus, mme lorsqu'on fait monter la +temprature 200 et qu'on l'y maintient pendant quelques heures. Le +chlorure anhydre ainsi obtenu constitue donc un corps parfaitement +dfini.

+ +

Voici une srie de mesures relatives ce sujet: le chlorure (1dg) +est sch l'tuve 55 et plac dans un exsiccateur sur de l'acide +phosphorique anhydre; il perd alors du poids trs lentement, ce qui +prouve qu'il contient encore de l'eau; pendant 12 heures, la perte a t +de 3mg. On reporte le chlorure dans l'tuve et on laisse la +temprature monter 100. Pendant cette opration, le chlorure perd +6mg,3. Laiss dans l'tuve pendant 3 heures 15 minutes, il perd +encore 2mg,5. On maintient la temprature pendant 45 minutes entre +100 et 120, ce qui entrane une perte de poids de 0mg,1. Laiss +ensuite 30 minutes 125, le chlorure ne perd rien. Maintenu ensuite +pendant 30 minutes 150, il perd 0mg,1. Enfin, chauff pendant 4 +heures 200, il prouve une perte de poids 44 de 0mg,15. Pendant +toutes ces oprations, le creuset a vari de 0mg,05.

+ +

Aprs chaque dtermination de poids atomique, le radium tait ramen +l'tat de chlorure de la manire suivante: la liqueur contenant aprs le +dosage l'azotate de radium et l'azotate d'argent en excs tait +additionne d'acide chlorhydrique pur, on sparait le chlorure d'argent +par filtration; la liqueur tait vapore sec plusieurs fois avec un +excs d'acide chlorhydrique pur. L'exprience montre qu'on peut ainsi +liminer compltement l'acide azotique.

+ +

Le chlorure d'argent du dosage tait toujours radioactif et lumineux. Je +me suis assure qu'il n'avait pas entran de quantit pondrable de +radium, en dterminant la quantit d'argent qui y tait contenue. A cet +effet, le chlorure d'argent fondu contenu dans le creuset tait rduit +par l'hydrogne rsultant de la dcomposition de l'acide chlorhydrique +tendu par le zinc; aprs lavage, le creuset tait pes avec l'argent +mtallique qui y tait contenu.

+ +

J'ai constat galement, dans une exprience, que le poids du chlorure +de radium rgnr tait retrouv le mme qu'avant l'opration. Dans +d'autres expriences, je n'attendais pas, pour commencer une nouvelle +opration, que toutes les eaux de lavage fussent vapores.

+ +

Ces vrifications ne comportent pas la mme prcision que les +expriences directes; elles ont permis toutefois de s'assurer qu'aucune +erreur notable n'a t commise.

+ +

D'aprs ses proprits chimiques, le radium est un lment de la srie +des alcalino-terreux. Il est dans cette srie l'homologue suprieur du +baryum.

+ +

D'aprs son poids atomique, le radium vient se placer galement, dans le +Tableau de Mendeleeff, la suite du baryum dans la colonne des mtaux +alcalino-terreux et sur la range qui contient dj l'uranium et le +thorium.

+ +

45

+ +

Caractres des sels de radium.—Les sels de radium: chlorure, azotate, +carbonate, sulfate, ont le mme aspect que ceux de baryum, quand ils +viennent d'tre prpars l'tat solide, mais tous les sels de radium +se colorent avec le temps.

+ +

Les sels de radium sont tous lumineux dans l'obscurit.

+ +

Par leurs proprits chimiques, les sels de radium sont absolument +analogues aux sels correspondants de baryum. Cependant le chlorure de +radium est moins soluble que celui de baryum; la solubilit des azotates +dans l'eau semble tre sensiblement la mme.

+ +

Les sels de radium sont le sige d'un dgagement de chaleur spontan et +continu.

+ +

Le chlorure de radium pur est paramagntique. Son coefficient +d'aimantation spcifique K (rapport du moment magntique de l'unit de +masse l'intensit du champ) a t mesur par MM. P. Curie et C. +Chneveau au moyen d'un appareil tabli par ces deux physiciens[38]. Ce +coefficient a t mesur par comparaison avec celui de l'eau et corrig +de l'action du magntisme de l'air. On a trouv ainsi

+ +

K = 1,05 10-6.

+ +

Le chlorure de baryum pur est diamagntique, son coefficient +d'aimantation spcifique est

+ +

K = - 0,40 10-6.

+ +

On trouve d'ailleurs, conformment aux rsultats prcdents, qu'un +chlorure de baryum radifre contenant environ 17 pour 100 de chlorure de +radium est diamagntique et possde un coefficient spcifique

+ +

K = - 0,20 10-6[39].

+ +

46

+ +

Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire.—Nous avons cherch +nous assurer si le chlorure de baryum du commerce ne contenait pas de +petites quantits de chlorure de radium inapprciables notre appareil +de mesures. Pour cela, nous avons entrepris le fractionnement d'une +grande quantit de chlorure de baryum du commerce, esprant concentrer +par ce procd la trace de chlorure de radium si elle s'y trouvait.

+ +

50kg de chlorure de baryum du commerce ont t dissous dans l'eau; la +dissolution a t prcipite par de l'acide chlorhydrique exempt d'acide +sulfurique, ce qui a fourni 20kg de chlorure prcipit. Celui-ci a +t dissous dans l'eau et prcipit partiellement par l'acide +chlorhydrique, ce qui a donn 8kg,5 de chlorure prcipit. Ce +chlorure a t soumis la mthode de fractionnement employe pour le +chlorure de baryum radifre, et l'on a limin la tte du +fractionnement 10g de chlorure correspondant la portion la moins +soluble. Ce chlorure ne montrait aucune radioactivit dans notre +appareil de mesures; il ne contenait donc pas de radium; ce corps est, +par suite, absent des minerais qui fournissent le baryum.

+ +

47

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+ +
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CHAPITRE III.
+~~~~

+RAYONNEMENT DES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES.

+ +

Procds d'tude du rayonnement.—Pour tudier le rayonnement mis par +les substances radioactives, on peut se servir de l'une quelconque des +proprits de ce rayonnement. On peut donc utiliser soit l'action des +rayons sur les plaques photographiques, soit leur proprit d'ioniser +l'air et de le rendre conducteur, soit encore leur facult de provoquer +la fluorescence de certaines substances. En parlant dornavant de ces +diverses manires d'oprer, j'emploierai, pour abrger, les expressions: +mthode radiographique, mthode lectrique, mthode fluoroscopique.

+ +

Les deux premires ont t employes ds le dbut pour l'tude des +rayons uraniques; la mthode fluoroscopique ne peut s'appliquer qu'aux +substances nouvelles, fortement radioactives, car les substances +faiblement radioactives telles que l'uranium et le thorium ne produisent +pas de fluorescence apprciable. La mthode lectrique est la seule qui +comporte des mesures d'intensit prcises; les deux autres sont surtout +propres donner ce point de vue des rsultats qualitatifs et ne +peuvent fournir que des mesures d'intensit grossires. Les rsultats +obtenus avec les trois mthodes considres ne sont jamais que trs +grossirement comparables entre eux et peuvent ne pas tre comparables +du tout. La plaque sensible, le gaz qui s'ionise, l'cran fluorescent +sont autant de rcepteurs auxquels on demande d'absorber l'nergie 48 +du rayonnement et de la transformer en un autre mode d'nergie: nergie +chimique, nergie ionique ou nergie lumineuse. Chaque rcepteur absorbe +une fraction du rayonnement qui dpend essentiellement de sa nature. On +verra d'ailleurs plus loin que le rayonnement est complexe; les portions +du rayonnement absorbes par les diffrents rcepteurs peuvent diffrer +entre elles quantitativement et qualitativement. Enfin, il n'est ni +vident, ni mme probable, que l'nergie absorbe soit entirement +transforme par le rcepteur en la forme que nous dsirons observer; une +partie de cette nergie peut se trouver transforme en chaleur, en +mission de rayonnements secondaires qui, suivant le cas, seront ou ne +seront pas utiliss pour la production du phnomne observ, en action +chimique diffrente de celle que l'on observe, etc., et, l encore, +l'effet utile du rcepteur, pour le but que nous nous proposons, dpend +essentiellement de la nature de ce rcepteur.

+ +

Comparons deux chantillons radioactifs dont l'un contient du radium et +l'autre du polonium, et qui sont galement actifs dans l'appareil +plateaux de la figure 1. Si l'on recouvre chacun d'eux d'une feuille +mince d'aluminium, le second paratra considrablement moins actif que +le premier, et il en sera de mme si on les place sous le mme cran +fluorescent, quand ce dernier est assez pais, ou qu'il est plac une +certaine distance des deux substances radioactives.

+ +

nergie du rayonnement.—Quelle que soit la mthode de recherches +employe, on trouve toujours que l'nergie du rayonnement des substances +radioactives nouvelles est considrablement plus grande que celle de +l'uranium et du thorium. C'est ainsi que, petite distance, une plaque +photographique est impressionne, pour ainsi dire, instantanment, alors +qu'une pose de 24 heures 49 est ncessaire quand on opre avec +l'uranium et le thorium. Un cran fluorescent est vivement illumin au +contact des substances radioactives nouvelles, alors qu'aucune trace de +luminosit ne se voit avec l'uranium et le thorium. Enfin, l'action +ionisante sur l'air est aussi considrablement plus intense, dans le +rapport de 106 environ. Mais il n'est, vrai dire, plus possible +d'valuer l'intensit totale du rayonnement, comme pour l'uranium, par +la mthode lectrique dcrite au dbut (fig. 1). En effet, dans le cas +de l'uranium, par exemple, le rayonnement est trs approximativement +absorb dans la couche d'air qui spare les plateaux, et le courant +limite est atteint pour une tension de 100 volts. Mais il n'en est plus +de mme pour les substances fortement radioactives. Une partie du +rayonnement du radium est constitue par des rayons trs pntrants qui +traversent le condensateur et les plateaux mtalliques, et ne sont +nullement utiliss ioniser l'air entre les plateaux. De plus le +courant limite ne peut pas toujours tre obtenu pour les tensions dont +on dispose; c'est ainsi que, pour le polonium trs actif, le courant est +encore proportionnel la tension entre 100 et 500 volts. Les conditions +exprimentales qui donnent la mesure une signification simple ne sont +donc pas ralises, et, par suite, les nombres obtenus ne peuvent tre +considrs comme donnant la mesure du rayonnement total; ils ne +constituent, ce point de vue, qu'une approximation grossire.

+ +

Nature complexe du rayonnement.—Les travaux de divers physiciens (MM. +Becquerel, Meyer et von Schweidler, Giesel, Villard, Rutherford, M. et +Mme Curie) ont montr que le rayonnement des substances radioactives +est un rayonnement trs complexe. Il convient de distinguer trois +espces de rayons que je dsignerai, suivant la notation adopte par M. +Rutherford, par les lettres α, β et γ.

+ +

50

+ +

1 Les rayons α sont des rayons trs peu pntrants qui +semblent constituer la plus grosse partie de rayonnement. Ces rayons +sont caractriss par les lois suivant lesquelles ils sont absorbs par +la matire. Le champ magntique agit trs faiblement sur ces rayons, et +on les a considrs tout d'abord comme insensibles l'action de ce +champ. Cependant, dans un champ magntique intense, les rayons α +sont lgrement dvis; la dviation se produit de la mme manire +que dans le cas des rayons cathodiques, mais le sens de la dviation est +renvers; il est le mme que pour les rayons canaux des tubes de +Crookes.

+ +

2 Les rayons β sont des rayons moins absorbables dans leur +ensemble que les prcdents. Ils sont dvis par un champ magntique de +la mme manire et dans le mme sens que les rayons cathodiques.

+ +

3 Les rayons γ sont des rayons pntrants insensibles +l'action du champ magntique et comparables aux rayons de Rntgen.

+ +

Les rayons d'un mme groupe peuvent avoir un pouvoir de pntration qui +varie dans des limites trs tendues, comme cela a t prouv pour les +rayons β.

+ +

Imaginons l'exprience suivante: le radium R est plac au fond d'une +petite cavit profonde creuse dans un bloc de plomb P (fig. 4). Un +faisceau de rayons rectiligne et peu panoui s'chappe de la cuve. +Supposons que, dans la rgion qui entoure la cuve, on tablisse un champ +magntique uniforme, trs intense, normal au plan de la figure et dirig +vers l'arrire de ce plan. Les trois groupes de rayons α, +β, γ se trouveront spars. Les rayons γ peu +intenses continuent leur trajet rectiligne sans trace de dviation. Les +rayons β sont dvis la faon de rayons cathodiques et +dcrivent dans le plan de la figure des trajectoires circulaires dont le +rayon varie dans des limites tendues. Si la cuve est place sur une +plaque photographique 51 AC, la portion BC de la plaque qui reoit les +rayons β est impressionne. Enfin, les rayons α +forment un faisceau trs intense qui est dvi lgrement et qui est +assez rapidement absorb par l'air. Ces rayons dcrivent, dans le plan +de la figure, une trajectoire dont le rayon de courbure est trs grand, +le sens de la dviation tant l'inverse de celui qui a lieu pour les +rayons β.

+ +
+

Fig. 4.

+ + + +
+ +

Si l'on recouvre la cuve d'un cran mince en aluminium, (0mm,1 +d'paisseur), les rayons α sont en trs grande partie +supprims, les rayons β le sont bien moins et les rayons +γ ne semblent pas absorbs notablement.

+ +

L'exprience que je viens de dcrire n'a pas t ralise sous cette +forme, et l'on verra dans la suite quelles sont les expriences qui +montrent l'action du champ magntique sur les divers groupes de rayons.

+ +

Action du champ magntique.—On a vu que les rayons mis par les +substances radioactives ont un grand 52 nombre de proprits communes +aux rayons cathodiques et aux rayons Rntgen. Aussi bien les rayons +cathodiques que les rayons Rntgen ionisent l'air, agissent sur les +plaques photographiques, excitent la fluorescence, n'prouvent pas de +rflexion rgulire. Mais les rayons cathodiques diffrent des rayons +Rntgen en ce qu'ils sont dvis de leur trajet rectiligne par l'action +du champ magntique et en ce qu'ils transportent des charges +d'lectricit ngative.

+ +

Le fait que le champ magntique agit sur les rayons mis par les +substances radioactives a t dcouvert presque simultanment par MM. +Giesel, Meyer et von Schweidler et Becquerel[40]. Ces physiciens ont +reconnu que les rayons des substances radioactives sont dvis par le +champ magntique de la mme faon et dans le mme sens que les rayons +cathodiques; leurs observations se rapportaient aux rayons β.

+ +

M. Curie a montr que le rayonnement du radium comporte deux groupes de +rayons bien distincts, dont l'un est facilement dvi par le champ +magntique (rayons β) alors que l'autre reste insensible +l'action de ce champ (rayons α et γ dont l'ensemble +tait dsign par le nom de rayons non dviables)[41].

+ +

M. Becquerel n'a pas observ d'mission de rayons genre cathodique par +les chantillons de polonium prpars par nous. C'est, au contraire, sur +un chantillon de polonium, prpar par lui, que M. Giesel a observ +pour la premire fois l'effet du champ magntique. De tous les +chantillons de polonium, prpars par nous, aucun n'a jamais donn lieu + une mission de rayons genre cathodique.

+ +

53

+ +

Le polonium de M. Giesel n'met des rayons genre cathodique que quand il +est rcemment prpar, et il est probable que l'mission est due au +phnomne de radioactivit induite dont il sera question plus loin.

+ +

Voici les expriences qui prouvent qu'une partie du rayonnement du +radium et une partie seulement est constitue par des rayons facilement +dviables (rayons β). Ces expriences ont t faites par la +mthode lectrique[42].

+ +
+

Fig. 5.

+ + + +
+ +

Le corps radioactif (fig. 5) envoie des radiations suivant la +direction AD entre les plateaux P et P'. Le plateau P est maintenu au +potentiel de 500 volts, le plateau P' est reli un lectromtre et +un quartz pizolectrique. On mesure l'intensit du courant qui passe +dans l'air sous l'influence des radiations. On peut volont tablir le +champ magntique d'un lectro-aimant normalement au plan de la figure +dans toute la rgion EEEE. Si les rayons sont dvis, mme faiblement, +ils ne pntrent plus entre les plateaux, et le courant est 54 +supprim. La rgion o passent les rayons est entoure par les masses de +plomb B, B', B" et par les armatures de l'lectro-aimant; quand les +rayons sont dvis, ils sont absorbs par les masses de plomb B et B'.

+ +

Les rsultats obtenus dpendent essentiellement de la distance AD du +corps radiant A l'entre du condensateur en D. Si la distance AD est +assez grande (suprieure 7cm), la plus grande partie (90 pour 100 +environ) des rayons du radium qui arrivent au condensateur sont dvis +et supprims pour un champ de 2500 units. Ces rayons sont des rayons +β. Si la distance AD est plus faible que 65mm, une partie +moins importante des rayons est dvie par l'action du champ; cette +partie est d'ailleurs dj compltement dvie par un champ de 2500 +units, et la proportion de rayons supprims n'augmente pas quand on +fait crotre le champ de 2500 7000 units.

+ +

La proportion des rayons non supprims par le champ est d'autant plus +grande que la distance AD entre le corps radiant et le condensateur est +plus petite. Pour les distances faibles les rayons qui peuvent tre +dvis facilement ne constituent plus qu'une trs faible fraction du +rayonnement total.

+ +

Les rayons pntrants sont donc, en majeure partie, des rayons dviables +genre cathodique (rayons β).

+ +

Avec le dispositif exprimental qui vient d'tre dcrit, l'action du +champ magntique sur les rayons α ne pouvait gure tre +observe pour les champs employs. Le rayonnement trs important, en +apparence non dviable, observ petite distance de la source radiante, +tait constitu par les rayons α; le rayonnement non dviable +observ grande distance tait constitu par les rayons γ.

+ +

Lorsque l'on tamise le faisceau au travers d'une lame absorbante +(aluminium ou papier noir), les rayons qui passent sont presque tous +dvis par le champ, de telle 55 sorte qu' l'aide de l'cran et du +champ magntique presque tout le rayonnement est supprim dans le +condensateur, ce qui reste n'tant alors d qu'aux rayons γ, +dont la proportion est faible. Quant aux rayons α, ils sont +absorbs par l'cran.

+ +

Une lame d'aluminium de 1/100 de millimtre d'paisseur suffit pour +supprimer presque tous les rayons difficilement dviables, quand la +substance est assez loin du condensateur; pour des distances plus +petites (34mm et 51mm), deux feuilles d'aluminium au 1/100 sont +ncessaires pour obtenir ce rsultat.

+ +

On a fait des mesures semblables sur quatre substances radifres +(chlorures ou carbonates) d'activit trs diffrente; les rsultats +obtenus ont t trs analogues.

+ +

On peut remarquer que, pour tous les chantillons, les rayons pntrants +dviables l'aimant (rayons β) ne sont qu'une faible partie du +rayonnement total; ils n'interviennent que pour une faible part dans les +mesures o l'on utilise le rayonnement intgral pour produire la +conductibilit de l'air.

+ +

On peut tudier la radiation mise par le polonium par la mthode +lectrique. Quand on fait varier la distance AD du polonium au +condensateur, on n'observe d'abord aucun courant tant que la distance +est assez grande; quand on rapproche le polonium, on observe que, pour +une certaine distance qui tait de 4cm pour l'chantillon tudi, le +rayonnement se fait trs brusquement sentir avec une assez grande +intensit; le courant augmente ensuite rgulirement si l'on continue +rapprocher le polonium, mais le champ magntique ne produit pas d'effet +apprciable dans ces conditions. Il semble que le rayonnement du +polonium soit dlimit dans l'espace et dpasse peine dans l'air une +sorte de gaine entourant la substance sur l'paisseur de quelques +centimtres.

+ +

Il convient de faire des rserves gnrales importantes 56 sur la +signification des expriences que je viens de dcrire. Quand j'indique +la proportion des rayons dvis par l'aimant, il s'agit seulement des +radiations susceptibles d'actionner un courant dans le condensateur. En +employant comme ractif des rayons de Becquerel la fluorescence ou +l'action sur les plaques photographiques, la proportion serait +probablement diffrente, une mesure d'intensit n'ayant gnralement un +sens que pour la mthode de mesures employe.

+ +

Les rayons du polonium sont des rayons du genre α. Dans les +expriences que je viens de dcrire, on n'a observ aucun effet du champ +magntique sur ces rayons, mais le dispositif exprimental tait tel +qu'une faible dviation passait inaperue.

+ +

Des expriences faites par la mthode radiographique ont confirm les +rsultats de celles qui prcdent. En employant le radium comme source +radiante, et en recevant l'impression sur une plaque parallle au +faisceau primitif et normale au champ, on obtient la trace trs nette de +deux faisceaux spars par l'action du champ, l'un dvi, l'autre non +dvi. Les rayons β constituent le faisceau dvi; les rayons +α tant peu dvis se confondent sensiblement avec le faisceau +non dvi des rayons γ.

+ +

Rayons dviables β.—Il rsultait des expriences de MM. +Giesel et de MM. Meyer et von Schweidler que le rayonnement des corps +radioactifs est au moins en partie dvi par un champ magntique, et que +la dviation se fait comme pour les rayons cathodiques. M. Becquerel a +tudi l'action du champ sur les rayons par la mthode +radiographique[43]. Le dispositif exprimental employ tait celui de la +figure 4. Le radium tait plac dans la 57 cuve en plomb P, et cette +cuve tait pose sur la face sensible d'une plaque photographique AC +enveloppe de papier noir. Le tout tait plac entre les ples d'un +lectro-aimant, le champ magntique tant normal au plan de la figure.

+ +

Si le champ est dirig vers l'arrire de ce plan, la partie BC de la +plaque se trouve impressionne par des rayons qui, ayant dcrit des +trajectoires circulaires, sont rabattus sur la plaque et viennent la +couper angle droit. Ces rayons sont des rayons β.

+ +

M. Becquerel a montr que l'impression constitue une large bande +diffuse, vritable spectre continu, montrant que le faisceau de rayons +dviables mis par la source est constitu par une infinit de +radiations ingalement dviables. Si l'on recouvre la glatine de la +plaque de divers crans absorbants (papier, verre, mtaux), une portion +du spectre se trouve supprime, et l'on constate que les rayons les plus +dvis par le champ magntique, autrement dit ceux qui donnent la plus +petite valeur du rayon de la trajectoire circulaire, sont le plus +fortement absorbs. Pour chaque cran l'impression sur la plaque ne +commence qu' une certaine distance de la source radiante, cette +distance tant d'autant plus grande que l'cran est plus absorbant.

+ +

Charge des rayons dviables.—Les rayons cathodiques sont, comme l'a +montr M. Perrin, chargs d'lectricit ngative[44]. De plus ils +peuvent, d'aprs les expriences de M. Perrin et de M. Lenard[45], +transporter leur charge travers des enveloppes mtalliques runies +la terre et travers des lames isolantes. En tout point, o les rayons +cathodiques sont absorbs, se fait un dgagement 58 continu +d'lectricit ngative. Nous avons constat qu'il en est de mme pour +les rayons dviables β du radium. Les rayons dviables +β du radium sont chargs d'lectricit ngative[46].

+ +
+

talons la substance radioactive sur l'un des plateaux d'un + condensateur, ce plateau tant reli mtalliquement la terre; le + second plateau est reli un lectromtre, il reoit et absorbe les + rayons mis par la substance. Si les rayons sont chargs, on doit + observer une arrive continue d'lectricit l'lectromtre. Cette + exprience, ralise dans l'air, ne nous a pas permis de dceler une + charge des rayons, mais l'exprience ainsi faite n'est pas sensible. + L'air entre les plateaux tant rendu conducteur par les rayons, + l'lectromtre n'est plus isol et ne peut accuser que des charges + assez fortes.

+ +

Pour que les rayons α ne puissent apporter de trouble dans + l'exprience, on peut les supprimer en recouvrant la source radiante + d'un cran mtallique mince; le rsultat de l'exprience n'est pas + modifi[47].

+ +

Nous avons sans plus de succs rpt cette exprience dans l'air en + faisant pntrer les rayons dans l'intrieur d'un cylindre de Faraday + en relation avec l'lectromtre[48].

+
+ +

On pouvait dj se rendre compte, d'aprs les expriences qui prcdent, +que la charge des rayons du produit radiant employ tait faible.

+ +

Pour constater un faible dgagement d'lectricit sur le conducteur qui +absorbe les rayons, il faut que ce conducteur 59 soit bien isol +lectriquement; pour obtenir ce rsultat, il est ncessaire de le mettre + l'abri de l'air, soit en le plaant dans un tube avec un vide trs +parfait, soit en l'entourant d'un bon dilectrique solide. C'est ce +dernier dispositif que nous avons employ.

+ +

Un disque conducteur MM (fig. 6) est reli par la tige mtallique t + l'lectromtre; disque et tige sont compltement entours de matire +isolante iiii; le tout est recouvert d'une enveloppe mtallique EEEE +qui est en communication lectrique avec la terre. Sur l'une des faces +du disque, l'isolant pp et l'enveloppe mtallique sont trs minces. +C'est cette face qui est expose au rayonnement du sel de baryum +radifre R, plac l'extrieur dans une auge en plomb[49]. Les rayons +mis par le radium traversent l'enveloppe mtallique et la lame isolante +pp, et sont absorbs par le disque mtallique MM. Celui-ci est alors +le sige d'un dgagement continu et constant d'lectricit ngative que +l'on constate l'lectromtre et que l'on mesure l'aide du quartz +pizolectrique.

+ +
+

Fig. 6.

+ + + +
+ +

Le courant ainsi cr est trs faible. Avec du chlorure de baryum +radifre trs actif formant une couche de 2cm²,5 60 de surface et +de 0cm,2 d'paisseur, on obtient un courant de l'ordre de grandeur de +10-11 ampre, les rayons utiliss ayant travers, avant d'tre +absorbs par le disque MM, une paisseur d'aluminium de 0mm,01 et une +paisseur d'bonite de 0mm,3.

+ +

Nous avons employ successivement du plomb, du cuivre et du zinc pour le +disque MM, de l'bonite et de la paraffine pour l'isolant; les rsultats +obtenus ont t les mmes.

+ +

Le courant diminue quand on loigne la source radiante R, ou quand on +emploie un produit moins actif.

+ +

Nous avons encore obtenu les mmes rsultats en remplaant le disque MM +par un cylindre de Faraday rempli d'air, mais envelopp extrieurement +par une matire isolante. L'ouverture du cylindre, ferme par la plaque +isolante mince pp, tait alors en face de la source radiante.

+ +

Enfin nous avons fait l'exprience inverse, qui consiste placer l'auge +de plomb avec le radium au milieu de la matire isolante et en relation +avec l'lectromtre (fig. 7), le tout tant envelopp par l'enceinte +mtallique relie la terre.

+ +
+

Fig. 7.

+ + + +
+ +

Dans ces conditions, on observe l'lectromtre que le radium prend une +charge positive et gale en grandeur la charge ngative de la premire +exprience. Les rayons du radium traversent la plaque dilectrique mince +pp et 61 quittent le conducteur intrieur en emportant de +l'lectricit ngative.

+ +

Les rayons α du radium n'interviennent pas dans ces +expriences, tant absorbs presque totalement par une paisseur +extrmement faible de matire. La mthode qui vient d'tre dcrite ne +convient pas non plus pour l'tude de la charge des rayons du polonium, +ces rayons tant galement trs peu pntrants. Nous n'avons observ +aucun indice de charge avec du polonium, qui met seulement des rayons +α; mais, pour la raison qui prcde, on ne peut tirer de cette +exprience aucune conclusion.

+ +

Ainsi, dans le cas des rayons dviables β du radium, comme dans +le cas des rayons cathodiques, les rayons transportent de l'lectricit. +Or, jusqu'ici on n'a jamais reconnu l'existence de charges lectriques +non lies la matire. On est donc amen se servir, dans l'tude de +l'mission des rayons dviables β du radium, de la mme thorie +que celle actuellement en usage pour l'tude des rayons cathodiques. +Dans cette thorie balistique, qui a t formule par Sir W. Crookes, +puis dveloppe et complte par M. J.-J. Thompson, les rayons +cathodiques sont constitus par des particules extrmement tnues qui +sont lances partir de la cathode avec une trs grande vitesse, et qui +sont charges d'lectricit ngative. On peut de mme concevoir que le +radium envoie dans l'espace des particules charges ngativement.

+ +

Un chantillon de radium renferm dans une enveloppe solide, mince, +parfaitement isolante, doit se charger spontanment un potentiel trs +lev. Dans l'hypothse balistique le potentiel augmenterait, jusqu' ce +que la diffrence de potentiel avec les conducteurs environnants devnt +suffisante pour empcher l'loignement des particules lectrises mises +et amener leur retour la source radiante.

+ +

62

+ +

Nous avons ralis par hasard l'exprience dont il est question ici. Un +chantillon de radium trs actif tait enferm depuis longtemps dans une +ampoule de verre. Pour ouvrir l'ampoule, nous avons fait avec un couteau + verre un trait sur le verre. A ce moment nous avons entendu nettement +le bruit d'une tincelle, et en observant ensuite l'ampoule la loupe, +nous avons aperu que le verre avait t perfor par une tincelle +l'endroit o il s'tait trouv aminci par le trait. Le phnomne qui +s'est produit l est exactement comparable la rupture du verre d'une +bouteille de Leyde trop charge.

+ +

Le mme phnomne s'est reproduit avec une autre ampoule. De plus, au +moment o l'tincelle a clat, M. Curie qui tenait l'ampoule ressentit +dans les doigts la secousse lectrique due la dcharge.

+ +

Certains verres ont de bonnes proprits isolantes. Si l'on enferme le +radium dans une ampoule de verre scelle et bien isolante, on peut +s'attendre ce que cette ampoule un moment donn se perce +spontanment.

+ +

Le radium est le premier exemple d'un corps qui se charge spontanment +d'lectricit.

+ +

Action du champ lectrique sur les rayons dviables β du +radium.—Les rayons dviables β du radium tant assimils +des rayons cathodiques doivent tre dvis par un champ lectrique de la +mme faon que ces derniers, c'est--dire comme le serait une particule +matrielle charge ngativement et lance dans l'espace avec une grande +vitesse. L'existence de cette dviation a t montre, d'une part, par +M. Dorn[50], d'autre part, par M. Becquerel[51].

+ +

63

+ +

Considrons un rayon qui traverse l'espace situ entre les deux plateaux +d'un condensateur. Supposons la direction du rayon parallle aux +plateaux. Quand on tablit entre ces derniers un champ lectrique, le +rayon est soumis l'action de ce champ uniforme sur toute la longueur +du trajet dans le condensateur, soit l. En vertu de cette action le +rayon est dvi vers le plateau positif et dcrit un arc de parabole; en +sortant du champ il continue son chemin en ligne droite suivant la +tangente l'arc de parabole au point de sortie. On peut recevoir le +rayon sur une plaque photographique normale sa direction primitive. On +observe l'impression produite sur la plaque quand le champ est nul et +quand le champ a une valeur connue, et l'on dduit de l la valeur de la +dviation δ, qui est la distance des points, o la nouvelle +direction du rayon et sa direction primitive rencontrent un mme plan +normal la direction primitive. Si h est la distance de ce plan au +condensateur, c'est--dire la limite du champ, on a, par un calcul +simple,

+ +

+ +

m tant la masse de la particule en mouvement, e sa charge, v sa +vitesse et F la valeur du champ.

+ +

Les expriences de M. Becquerel lui ont permis de donner une valeur +approche de δ.

+ +

Rapport de la charge la masse pour une particule, charge +ngativement, mise par le radium.—Quand une particule matrielle, +ayant la masse m et la charge ngative e, est lance avec une +vitesse v dans un champ magntique uniforme normal sa vitesse +initiale, cette particule dcrit dans un plan normal au champ et passant +par sa vitesse initiale un arc de cercle de rayon ρ 64 tel +que, H tant la valeur du champ, on a la relation

+ +

+ +

Si l'on a mesur pour un mme rayon la dviation lectrique δ +et le rayon de courbure ρ dans un champ magntique, on pourra, +de ces deux expriences, tirer les valeurs du rapport e/m de la +vitesse v.

+ +

Les expriences de M. Becquerel ont fourni une premire indication ce +sujet. Elles ont donn pour le rapport e/m une valeur approche +gale 107 units lectromagntiques absolues, et pour v une +grandeur gale 1,6 1010. Ces valeurs sont du mme ordre de +grandeur que pour les rayons cathodiques.

+ +

Des expriences prcises ont t faites sur le mme sujet par M. +Kaufmann[52]. Ce physicien a soumis un faisceau trs troit de rayons du +radium l'action simultane d'un champ lectrique et d'un champ +magntique, les deux champs tant uniformes et ayant une mme direction, +normale la direction primitive du faisceau. L'impression produite sur +une plaque normale au faisceau primitif et place au-dessus des limites +du champ par rapport la source prend la forme d'une courbe, dont +chaque point correspond l'un des rayons du faisceau primitif +htrogne. Les rayons les plus pntrants et les moins dviables sont +d'ailleurs ceux dont la vitesse est la plus grande.

+ +

Il rsulte des expriences de M. Kaufmann que pour les rayons du radium, +dont la vitesse est notablement suprieure celle des rayons +cathodiques, le rapport e/m va en diminuant quand la vitesse +augmente.

+ +

65

+ +

D'aprs les travaux de J.-J. Thomson et de Townsend[53] nous devons +admettre que la particule en mouvement, qui constitue le rayon, possde +une charge e gale celle transporte par un atome d'hydrogne dans +l'lectrolyse, cette charge tant la mme pour tous les rayons. On est +donc conduit conclure que la masse de la particule m va en +augmentant quand la vitesse augmente.

+ +

Or, des considrations thoriques conduisent concevoir que l'inertie +de la particule est prcisment due son tat de charge en mouvement, +la vitesse d'une charge lectrique en mouvement ne pouvant tre modifie +sans dpense d'nergie. Autrement dit, l'inertie de la particule est +d'origine lectromagntique, et la masse de la particule est au moins en +partie une masse apparente ou masse lectromagntique. M. Abraham[54] va +plus loin et suppose que la masse de la particule est entirement une +masse lectromagntique. Si dans cette hypothse on calcule la valeur de +cette masse m pour une vitesse connue v, on trouve que m tend vers +l'infini quand v tend vers la vitesse de la lumire, et que m tend +vers une valeur constante quand la vitesse v est trs infrieure +celle de la lumire. Les expriences de M. Kaufmann sont en accord avec +les rsultats de cette thorie dont l'importance est grande, puisqu'elle +permet de prvoir la possibilit d'tablir les bases de la mcanique sur +la dynamique de petits centres matriels chargs en tat de +mouvement[55].

+ +

66

+ +

Voici les nombres obtenus par M. Kaufmann pour e/m et v:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
e/m units lectromagntiques.v cm/sec.  
1,865 1070,7  1010pour les rayons cathodiques.
1,31  107 2,36 1010pour les rayons du radium (Kaufmann).
1,17         2,48        
0,97         2,59        
0,77         2,72        
0,63         2,83        
+ +

M. Kaufmann conclut de la comparaison de ses expriences avec la +thorie, que la valeur limite du rapport e/m pour les rayons du +radium de vitesse relativement faible serait la mme que la valeur de +e/m pour les rayons cathodiques.

+ +

Les expriences les plus compltes de M. Kaufmann ont t faites avec un +grain minuscule de chlorure de radium pur, que nous avons mis sa +disposition.

+ +

D'aprs les expriences de M. Kaufmann certains rayons β du +radium possdent une vitesse trs voisine de celle de la lumire. On +comprend que ces rayons si rapides puissent jouir d'un pouvoir pntrant +trs grand vis--vis de la matire.

+ +

Action du champ magntique sur les rayons α.—Dans un travail +rcent, M. Rutherford a annonc[56] que, dans un champ magntique ou +lectrique puissant, les rayons α du radium sont lgrement +dvis la faon de particules lectrises positivement et animes +d'une grande vitesse. M. Rutherford conclut de ses expriences 67 que +la vitesse des rayons α est de l'ordre de grandeur 2,5 109 +cm/sec et que le rapport e/m pour ces rayons est de l'ordre de +grandeur 6 103, soit 104 fois plus grand que pour les rayons +dviables β. On verra plus loin que ces conclusions de M. +Rutherford sont en accord avec les proprits antrieurement connues du +rayonnement α, et qu'elles rendent compte, au moins en partie, +de la loi d'absorption de ce rayonnement.

+ +

Les expriences de M. Rutherford ont t confirmes par M. Becquerel. M. +Becquerel a montr, de plus, que les rayons du polonium se comportent +dans un champ magntique comme les rayons α du radium et qu'ils +semblent prendre, champ gal, la mme courbure que ces derniers. Il +rsulte aussi des expriences de M. Becquerel que les rayons α +ne semblent pas former de spectre magntique, mais se comportent plutt +comme un rayonnement homogne, tous les rayons tant galement +dvis[57].

+ +

M. Des Coudres a fait une mesure de la dviation lectrique et de la +dviation magntique des rayons α du radium dans le vide. Il a +trouv pour la vitesse de ces rayons v = 1,65 109 cm/sec et pour le +rapport de la charge la masse e/m = 6400 en units +lectromagntiques[58]. La vitesse des rayons α est donc +environ 20 fois plus faible que celle de la lumire. Le rapport e/m +est du mme ordre de grandeur que celui que l'on trouve pour l'hydrogne +dans l'lectrolyse: e/m = 9650. Si donc on admet que la charge de +chaque projectile est la mme que celle d'un atome d'hydrogne dans +l'lectrolyse, on en conclut que 68 la masse de ce projectile est du +mme ordre de grandeur que celle d'un atome d'hydrogne.

+ +

Or nous venons de voir que, pour les rayons cathodiques et pour les +rayons β du radium les plus lents, le rapport e/m est gal + 1,865 107; ce rapport est donc environ 2000 fois plus grand que +celui obtenu dans l'lectrolyse. La charge de la particule charge +ngativement tant suppose la mme que celle d'un atome d'hydrogne, sa +masse limite pour les vitesses relativement faibles serait donc environ +2000 fois plus petite que celle d'un atome d'hydrogne.

+ +

Les projectiles qui constituent les rayons β sont donc la +fois beaucoup plus petits et anims d'une vitesse plus grande que ceux +qui constituent les rayons α. On comprend alors facilement que +les premiers possdent un pouvoir pntrant bien plus grand que les +seconds.

+ +

Action du champ magntique sur les rayons des autres substances +radioactives.—On vient de voir que le radium met des rayons α +assimilables aux rayons canaux, des rayons β assimilables +aux rayons cathodiques et des rayons pntrants et non dviables γ. +Le polonium n'met que des rayons α. Parmi les autres +substances radioactives, l'actinium semble se comporter comme le radium, +mais l'tude du rayonnement de ce corps n'est pas encore aussi avance +que celle du rayonnement du radium. Quant aux substances faiblement +radioactives, on sait aujourd'hui que l'uranium et le thorium mettent +aussi bien des rayons α que des rayons dviables β +(Becquerel, Rutherford).

+ +

Proportion des rayons dviables β dans le rayonnement du +radium.—Comme je l'ai dj dit, la proportion des rayons β va +en augmentant, mesure qu'on s'loigne de la source radiante. +Toutefois, ces rayons ne se montrent 69 jamais seuls, et pour les +grandes distances on observe aussi toujours la prsence de rayons +γ. La prsence de rayons non dviables trs pntrants dans le +rayonnement du radium a t, pour la premire fois, observe par M. +Villard[59]. Ces rayons ne constituent qu'une faible partie du +rayonnement mesur par la mthode lectrique, et leur prsence nous +avait chapp dans nos premires expriences, de sorte que nous croyions +alors tort que le rayonnement grande distance ne contenait que des +rayons dviables.

+ +

Voici les rsultats numriques obtenus dans des expriences faites par +la mthode lectrique avec un appareil analogue celui de la figure 5. +Le radium n'tait spar du condensateur que par l'air ambiant. Je +dsigne par d la distance de la source radiante au condensateur. En +supposant gal 100 le courant obtenu sans champ magntique pour chaque +distance, les nombres de la deuxime ligne indiquent le courant qui +subsiste quand le champ agit. Ces nombres peuvent tre considrs comme +donnant le pourcentage de l'ensemble des rayons α et γ, +la dviation des rayons α n'ayant gure pu tre observe +avec le dispositif employ.

+ +

Aux grandes distances on n'a plus de rayons α, et le +rayonnement non dvi est alors du genre γ seulement.

+ +

Expriences faites petite distance:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
d en centimtres.     3,4     5,1     6,0     6,5
Pour 100 de rayons non dvis.74563311
+ +

Expriences faites aux grandes distances, avec un produit +considrablement plus actif que celui qui avait servi pour la srie +prcdente:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
d en centimtres.1430538098124157
Pour 100 de rayons dvis.1214171416  14  11
+ +

70

+ +

On voit, qu' partir d'une certaine distance, la proportion des rayons +non dvis dans le rayonnement est approximativement constante. Ces +rayons appartiennent probablement tous l'espce γ. Il n'y a +pas tenir compte outre mesure des irrgularits dans les nombres de la +seconde ligne, si l'on envisage que l'intensit totale du courant dans +les deux expriences extrmes tait dans le rapport de 660 10. Les +mesures ont pu tre poursuivies jusqu' une distance de 1m,57 de la +source radiante, et nous pourrions aller encore plus loin actuellement.

+ +

Voici une autre srie d'expriences, dans lesquelles le radium tait +enferm dans un tube de verre trs troit, plac au-dessous du +condensateur et paralllement aux plateaux. Les rayons mis traversaient +une certaine paisseur de verre et d'air, avant d'entrer dans le +condensateur.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
d en centimtres.2,53,34,15,97,59,611,313,917,2
Pour 100 de rayons non dvis. 33     33     21     16     14     10     9 9 10   
+ +

Comme dans les expriences prcdentes, les nombres de la seconde ligne +tendent vers une valeur constante quand la distance d crot, mais la +limite est sensiblement atteinte pour des distances plus petites que +dans les sries prcdentes, parce que les rayons α ont t +plus fortement absorbs par le verre que les rayons β et +γ.

+ +

Voici une autre exprience qui montre qu'une lame d'aluminium mince +(paisseur 0mm,01) absorbe principalement les rayons α. Le +produit tant plac 5cm du condensateur, on trouve en faisant agir +le champ magntique que la proportion des rayons autres que β +est de 71 pour 100. Le mme produit tant recouvert de la lame +d'aluminium, et la distance restant la mme, on trouve que le +rayonnement transmis est presque totalement dvi par le champ +magntique, les rayons α ayant t absorbs par la 71 lame. +On obtient le mme rsultat en employant le papier comme cran +absorbant.

+ +

La plus grosse partie du rayonnement du radium est forme par des rayons +α qui sont probablement mis surtout par la couche +superficielle de la matire radiante. Quand on fait varier l'paisseur +de la couche de la matire radiante, l'intensit du courant augmente +avec cette paisseur; l'augmentation n'est pas proportionnelle +l'accroissement d'paisseur pour la totalit du rayonnement; elle est +d'ailleurs plus notable sur les rayons β que sur les rayons +α, de sorte que la proportion de rayons β va en +croissant avec l'paisseur de la couche active. La source radiante tant +place une distance de 5cm du condensateur, on trouve que, pour une +paisseur gale 0mm,4 de la couche active, le rayonnement total est +donn par le nombre 28 et la proportion des rayons β est de 29 +pour 100. En donnant la couche active l'paisseur de 2mm, soit 5 +fois plus grande, on obtient un rayonnement total gal 102 et une +proportion de rayons dviables β gale 45 pour 100. Le +rayonnement total qui subsiste cette distance a donc t augment dans +le rapport 3,6 et le rayonnement dviable β est devenu environ +5 fois plus fort.

+ +

Les expriences prcdentes ont t faites par la mthode lectrique. +Quand on opre par la mthode radiographique, certains rsultats +semblent, en apparence, tre en contradiction avec ce qui prcde. Dans +les expriences de M. Villard, un faisceau de rayons du radium soumis +l'action d'un champ magntique tait reu sur une pile de plaques +photographiques. Le faisceau non dviable et pntrant γ +traversait toutes les plaques et marquait sa trace sur chacune d'elles. +Le faisceau dvi β produisait une impression sur la premire +plaque seulement. Ce faisceau paraissait donc ne point contenir de +rayons de grande pntration.

+ +

72

+ +

Au contraire, dans nos expriences, un faisceau qui se propage dans +l'air contient aux plus grandes distances accessibles l'observation +9/10 environ de rayons dviables β, et il en est encore de +mme, quand la source radiante est enferme dans une petite ampoule de +verre scelle. Dans les expriences de M. Villard, ces rayons dviables +et pntrants β n'impressionnent pas les plaques +photographiques places au del de la premire, parce qu'ils sont en +grande partie diffuss dans tous les sens par le premier obstacle solide +rencontr et cessent de former un faisceau. Dans nos expriences, les +rayons mis par le radium et transmis par le verre de l'ampoule taient +probablement aussi diffuss par le verre, mais l'ampoule tant trs +petite, fonctionnait alors elle-mme comme une source de rayons +dviables β partant de sa surface, et nous avons pu observer +ces derniers jusqu' une grande distance de l'ampoule.

+ +

Les rayons cathodiques des tubes de Crookes ne peuvent traverser que des +crans trs minces (crans d'aluminium jusqu' 0mm,01 d'paisseur). +Un faisceau de rayons qui arrive normalement sur l'cran est diffus +dans tous les sens; mais la diffusion est d'autant moins importante que +l'cran est plus mince, et pour des crans trs minces il existe un +faisceau sortant qui est sensiblement le prolongement du faisceau +incident[60].

+ +

Les rayons dviables β du radium se comportent d'une manire +analogue, mais le faisceau dviable transmis prouve, paisseur +d'cran gale, une modification beaucoup moins profonde. D'aprs les +expriences de M. Becquerel, les rayons β trs fortement +dviables du radium (ceux dont la vitesse est relativement faible) sont +fortement diffuss par un cran d'aluminium de 0mm,1 d'paisseur; +mais les rayons pntrants et peu dviables (rayons 73 genre +cathodique de grande vitesse) traversent ce mme cran sans aucune +diffusion sensible, et sans que le faisceau qu'ils constituent soit +dform, et cela quelle que soit l'inclinaison de l'cran par rapport au +faisceau. Les rayons β de grande vitesse traversent sans +diffusion une paisseur bien plus grande de paraffine (quelques +centimtres), et l'on peut suivre dans celle-ci la courbure du faisceau +produite par le champ magntique. Plus l'cran est pais et plus sa +matire est absorbante, plus le faisceau dviable primitif est altr, +parce que, mesure que l'paisseur de l'cran crot, la diffusion +commence se faire sentir sur de nouveaux groupes de rayons de plus en +plus pntrants.

+ +

L'air produit sur les rayons β du radium qui le traversent une +diffusion, qui est trs sensible pour les rayons fortement dviables, +mais qui est cependant bien moins importante que celle qui est due des +paisseurs gales de matires solides traverses. C'est pourquoi les +rayons dviables β du radium se propagent dans l'air de +grandes distances.

+ +

Pouvoir pntrant du rayonnement des corps radioactifs.—Ds le dbut +des recherches sur les corps radioactifs, on s'est proccup de +l'absorption produite par divers crans sur les rayons mis par ces +substances. J'ai donn dans une premire Note relative ce sujet[61] +plusieurs nombres cits au dbut de ce travail indiquant la pntration +relative des rayons uraniques et thoriques. M. Rutherford a tudi plus +spcialement la radiation uranique[62] et prouv qu'elle tait +htrogne. M. Owens a conclu de mme pour les rayons thoriques[63]. +Quand 74 vint ensuite la dcouverte des substances fortement +radioactives, le pouvoir pntrant de leurs rayons fut aussitt tudi +par divers physiciens (Becquerel, Meyer et von Schweidler, Curie, +Rutherford). Les premires observations mirent en vidence +l'htrognit du rayonnement qui semble tre un phnomne gnral et +commun aux substances radioactives[64]. On se trouve l en prsence de +sources, qui mettent un ensemble de radiations, dont chacune a un +pouvoir pntrant qui lui est propre. La question se complique encore +par ce fait, qu'il y a lieu de rechercher en quelle mesure la nature de +la radiation peut se trouver modifie par le passage travers les +substances matrielles et que, par consquent, chaque ensemble de +mesures n'a une signification prcise que pour le dispositif +exprimental employ.

+ +

Ces rserves tant faites, on peut chercher coordonner les diverses +expriences et exposer l'ensemble des rsultats acquis.

+ +

Les corps radioactifs mettent des rayons qui se propagent dans l'air et +dans le vide. La propagation est rectiligne; ce fait est prouv par la +nettet et la forme des ombres fournies par l'interposition de corps, +opaques au rayonnement, entre la source et la plaque sensible ou l'cran +fluorescent qui sert de rcepteur, la source ayant des dimensions +petites par rapport sa distance au rcepteur. Diverses expriences qui +prouvent la propagation rectiligne des rayons mis par l'uranium, le +radium et le polonium ont t faites par M. Becquerel[65].

+ +

La distance laquelle les rayons peuvent se propager dans l'air +partir de la source est intressante connatre. Nous avons constat +que le radium met des 75 rayons qui peuvent tre observs dans l'air + plusieurs mtres de distance. Dans certaines de nos mesures +lectriques, l'action de la source sur l'air du condensateur s'exerait + une distance comprise entre 2m et 3m. Nous avons galement obtenu +des effets de fluorescence et des impressions radiographiques des +distances du mme ordre de grandeur. Ces expriences ne peuvent tre +faites facilement qu'avec des sources radioactives trs intenses, parce +que, indpendamment de l'absorption exerce par l'air, l'action sur un +rcepteur donn varie en raison inverse du carr de la distance une +source de petites dimensions. Ce rayonnement, qui se propage grande +distance du radium, comprend aussi bien des rayons genre cathodique que +des rayons non dviables; cependant, les rayons dviables dominent de +beaucoup, d'aprs les expriences que j'ai cites plus haut. Quant la +grosse masse du rayonnement (rayons α), elle est, au contraire, +limite dans l'air une distance de 7cm environ de la source.

+ +

J'ai fait quelques expriences avec du radium enferm dans une petite +ampoule de verre. Les rayons qui sortaient de cette ampoule +franchissaient un certain espace d'air et taient reus dans un +condensateur, qui servait mesurer leur pouvoir ionisant par la mthode +lectrique ordinaire. On faisait varier la distance d de la source au +condensateur et l'on mesurait le courant de saturation i obtenu dans +le condensateur. Voici les rsultats d'une des sries de mesures:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
d cm.i.(i d2) 10-3.
  1012713
  20 3815
  30    17,416
  40    10,517
  50      6,917
  60      4,717
  70      3,819
100        1,6517
+ +

76

+ +

A partir d'une certaine distance, l'intensit du rayonnement varie +sensiblement en raison inverse du carr de la distance au condensateur.

+ +

Le rayonnement du polonium ne se propage dans l'air qu' une distance de +quelques centimtres (4cm 6cm) de la source radiante.

+ +

Si l'on considre l'absorption des radiations par les crans solides, on +constate l encore une diffrence fondamentale entre le radium et le +polonium. Le radium met des rayons capables de traverser une grande +paisseur de matire solide, par exemple quelques centimtres de plomb +ou de verre[66]. Les rayons qui ont travers une grande paisseur d'un +corps solide sont extrmement pntrants, et, pratiquement, on n'arrive +plus, pour ainsi dire, les faire absorber intgralement par quoi que +ce soit. Mais ces rayons ne constituent qu'une faible fraction du +rayonnement total, dont la grosse masse est, au contraire, absorbe par +une faible paisseur de matire solide.

+ +

Le polonium met des rayons extrmement absorbables qui ne peuvent +traverser que des crans solides trs minces.

+ +

Voici, titre d'exemple, quelques nombres relatifs l'absorption +produite par une lame d'aluminium d'paisseur gale 0mm,01. Cette +lame tait place au-dessus et presque au contact de la substance. Le +rayonnement direct et celui transmis par la lame taient mesurs par la +mthode lectrique (appareil fig. 1); le courant de saturation tait +sensiblement atteint dans tous les cas. Je dsigne par a l'activit de +la substance radiante, celle de l'uranium tant prise comme unit.

+ +

77

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 a.Fraction du rayonnement transmise par la lame.
Chlorure de baryum radifre      570,32
Bromure                 430,30
Chlorure             12000,30
Sulfate                50000,29
Sulfate              100000,32
Bismuth polonium mtallique0,22
Composs d'urane0,20
Composs de thorium en couche mince0,38
+ +

On voit que des composs radifres de nature et d'activit diffrentes +donnent des rsultats trs analogues, ainsi que je l'ai indiqu dj +pour les composs d'urane et de thorium au dbut de ce travail. On voit +aussi que si l'on considre toute la masse du rayonnement, et pour la +lame absorbante considre, les diverses substances radiantes viennent +se ranger dans l'ordre suivant de pntration dcroissante de leurs +rayons: thorium, radium, polonium, uranium.

+ +

Ces rsultats sont analogues ceux qui ont t publis par M. +Rutherford dans un Mmoire relatif cette question[67].

+ +

M. Rutherford trouve, d'ailleurs, que l'ordre est le mme quand la +substance absorbante est constitue par l'air. Mais il est probable que +cet ordre n'a rien d'absolu et ne se maintiendrait pas indpendamment de +la nature et de l'paisseur de l'cran considr. L'exprience montre, +en effet, que la loi d'absorption est trs diffrente pour le polonium +et le radium et que, pour ce dernier, il y a lieu de considrer +sparment l'absorption des rayons de chacun des trois groupes.

+ +

Le polonium se prte particulirement l'tude des rayons α, +puisque les chantillons que nous possdons 78 n'mettent point +d'autres rayons. J'ai fait une premire srie d'expriences avec des +chantillons de polonium extrmement actifs et rcemment prpars. J'ai +trouv que les rayons du polonium sont d'autant plus absorbables, que +l'paisseur de matire qu'ils ont dj traverse est plus grande[68]. +Cette loi d'absorption singulire est contraire celle que l'on connat +pour les autres rayonnements.

+ +

J'ai employ pour cette tude notre appareil de mesures de la +conductibilit lectrique avec le dispositif suivant:

+ +
+

Les deux plateaux d'un condensateur PP et P'P' (fig. 8) sont + horizontaux et abrits dans une bote mtallique BBBB en relation avec + la terre. Le corps actif A, situ dans une bote mtallique paisse + CCCC faisant corps avec le plateau P'P', agit sur l'air du + condensateur au travers d'une toile mtallique T; les rayons qui + traversent la toile sont seuls utiliss pour la production du courant, + le champ lectrique s'arrtant la toile. On peut faire varier la + distance AT du corps actif la toile. Le champ entre les plateaux est + tabli au moyen d'une pile; la mesure 79 du courant se fait au moyen + d'un lectromtre et d'un quartz pizolectrique.

+
+ +
+

Fig. 8.

+ + + +
+ +
+

En plaant en A sur le corps actif divers crans et en modifiant la + distance AT, on peut mesurer l'absorption des rayons qui font dans + l'air des chemins plus ou moins grands.

+
+ +

Voici les rsultats obtenus avec le polonium:

+ +

Pour une certaine valeur de la distance AT (4cm et au-dessus), aucun +courant ne passe: les rayons ne pntrent pas dans le condensateur. +Quand on diminue la distance AT, l'apparition des rayons dans le +condensateur se fait d'une manire assez brusque, de telle sorte que, +pour une petite diminution de la distance, on passe d'un courant trs +faible un courant trs notable; ensuite le courant s'accrot +rgulirement quand on continue rapprocher le corps radiant de la +toile T.

+ +

Quand on recouvre la substance radiante d'une lame d'aluminium lamin de +1/100 de millimtre d'paisseur, l'absorption produite par la lame est +d'autant plus forte que la distance AT est plus grande.

+ +

Si l'on place sur la premire lame d'aluminium une deuxime lame +pareille, chaque lame absorbe une fraction du rayonnement qu'elle +reoit, et cette fraction est plus grande pour la deuxime lame que pour +la premire, de telle faon que c'est la deuxime lame qui semble plus +absorbante.

+ +
+

Dans le Tableau qui suit, j'ai fait figurer: dans la premire ligne, + les distances en centimtres entre le polonium et la toile T; dans la + deuxime ligne, la proportion de rayons pour 100 transmise par une + lame d'aluminium; dans la troisime ligne, la proportion de rayons + pour 100 transmise par deux lames du mme aluminium.

+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Distance AT3,52,51,91,450,5
Pour 100 de rayons transmis par une lame0   0   5   10      25    
Pour 100 de rayons transmis par deux lames0   0   0   5   0,7
+ +

80

+ +

Dans ces expriences, la distance des plateaux P et P' tait de 3cm. +On voit que l'interposition de la lame d'aluminium diminue l'intensit +du rayonnement en plus forte proportion dans les rgions loignes que +dans les rgions rapproches.

+ +

Cet effet est encore plus marqu que ne l'indiquent les nombres qui +prcdent. Ainsi, la pntration de 25 pour 100, pour la distance +0cm,5, reprsente la moyenne de pntration pour tous les rayons qui +dpassent cette distance, ceux extrmes ayant une pntration trs +faible. Si l'on ne recueillait que les rayons compris entre 0cm,5 et +1cm, par exemple, on aurait une pntration plus grande encore. Et, +en effet, si l'on rapproche le plateau P une distance 0cm,5 de P', +la fraction du rayonnement transmise par la lame d'aluminium (pour AT = 0cm,5) est +de 47 pour 100 et, travers deux lames, elle est de 5 pour 100 du rayonnement primitif.

+ +

J'ai fait rcemment une deuxime srie d'expriences avec ces mmes +chantillons de polonium dont l'activit tait considrablement +diminue, l'intervalle de temps qui spare les deux sries d'expriences +tant de 3 ans.

+ +

Dans les expriences anciennes, le polonium tait l'tat de +sous-nitrate; dans celles rcentes il tait l'tat de grains +mtalliques, obtenus par fusion du sous-nitrate avec le cyanure de +potassium.

+ +

J'ai constat que le rayonnement du polonium avait conserv les mmes +caractres essentiels, et j'ai trouv quelques rsultats nouveaux. +Voici, pour diverses valeurs de la distance AT, la fraction du +rayonnement transmise par un cran form par 4 feuilles trs minces +d'aluminium battu superposes:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Distance AT en centimtres  0     1,5     2,6
Pour 100 de rayons transmis par l'cran766639
+ +

J'ai constat de mme que la fraction du rayonnement 81 absorbe par +un cran donn crot avec l'paisseur de matire qui a dj t +traverse par le rayonnement, mais cela a lieu seulement partir d'une +certaine valeur de la distance AT. Quand cette distance est nulle (le +polonium tant tout contre la toile, en dehors ou en dedans du +condensateur), on observe que, de plusieurs crans identiques +superposs, chacun absorbe la mme fraction du rayonnement qu'il reoit, +autrement dit, l'intensit du rayonnement diminue alors suivant une loi +exponentielle en fonction de l'paisseur de matire traverse, comme +cela aurait lieu pour un rayonnement homogne et transmis par la lame +sans changement de nature.

+ +

Voici quelques rsultats numriques relatifs ces expriences:

+ +

Pour une distance AT gale 1cm,5, un cran en aluminium mince +transmet la fraction 0,51 du rayonnement qu'il reoit quand il agit +seul, et la fraction 0,34 seulement du rayonnement qu'il reoit quand il +est prcd par un autre cran pareil lui.

+ +

Au contraire, pour une distance AT gale 0, ce mme cran transmet +dans les deux cas considrs la mme fraction du rayonnement qu'il +reoit et cette fraction est gale 0,71; elle est donc plus grande que +dans le cas prcdent.

+ +

Voici, pour une distance AT gale 0 et pour une succession d'crans +trs minces superposs, des nombres qui indiquent pour chaque cran le +rapport du rayonnement transmis au rayonnement reu:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Srie
de 9 feuilles de cuivre
trs minces.		Srie
de 7 feuilles d'aluminium
trs minces.
0,720,69
0,780,94
0,750,95
0,770,91
0,700,92
820,770,93
0,690,91
0,79 
0,68 
+ +

tant donnes les difficults d'emploi d'crans trs minces et de la +superposition d'crans au contact, les nombres de chaque colonne peuvent +tre considrs comme constants; seul, le premier nombre de la colonne +relative l'aluminium indique une absorption plus forte que celle +indique par les nombres suivants.

+ +

Les rayons α du radium se comportent comme les rayons du +polonium. On peut tudier ces rayons peu prs seuls en renvoyant les +rayons bien plus dviables β de ct par l'emploi d'un champ +magntique; les rayons γ semblent, en effet, peu importants par +rapport aux rayons α. Toutefois, on ne peut oprer ainsi qu' +partir d'une certaine distance de la source radiante. Voici les +rsultats d'une exprience de ce genre. On mesurait la fraction du +rayonnement transmise par une lame d'aluminium de 0mm,1 d'paisseur; +cette lame tait place toujours au mme endroit, au-dessus et petite +distance de la source radiante. On observait, au moyen de l'appareil de +la figure 5, le courant produit dans le condensateur pour diverses +valeurs de la distance AD, en prsence et en absence de la lame.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Distance AD6,05,13,4
Pour 100 de rayons transmis par l'aluminium3  7  24     
+ +

Ce sont encore les rayons qui allaient le plus loin dans l'air qui sont +le plus absorbs par l'aluminium. Il y a donc une grande analogie entre +la partie absorbable α du rayonnement du radium et les rayons +du polonium.

+ +

Les rayons dviables β et les rayons non dviables pntrants +83 γ sont, au contraire, de nature diffrente. Les expriences +de divers physiciens, notamment de MM. Meyer et von Schweidler[69], +montrent clairement que, si l'on considre l'ensemble du rayonnement du +radium, le pouvoir pntrant de ce rayonnement augmente avec l'paisseur +de matire traverse, comme cela a lieu pour les rayons de Rntgen. Dans +ces expriences, les rayons α interviennent peine, parce que +ces rayons sont pratiquement supprims par des crans absorbants trs +minces. Ce qui traverse, ce sont, d'une part, les rayons β plus +ou moins diffuss, d'autre part, les rayons γ, qui semblent +analogues aux rayons de Rntgen.

+ +

Voici les rsultats de quelques-unes de mes expriences ce sujet:

+ +

Le radium est enferm dans une ampoule de verre. Les rayons qui sortent +de l'ampoule traversent 30cm d'air et sont reus sur une srie de +plaques de verre d'paisseur de 1mm,3 chacune; la premire plaque +transmet 49 pour 100 du rayonnement qu'elle reoit, la deuxime transmet +84 pour 100 du rayonnement qu'elle reoit, la troisime transmet 85 pour +100 du rayonnement qu'elle reoit.

+ +

Dans une autre srie d'expriences, le radium tait enferm dans une +ampoule de verre place 10cm du condensateur qui recevait les +rayons. On plaait sur l'ampoule une srie d'crans de plomb identiques +dont chacun avait une paisseur de 0mm,115.

+ +

Le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reu est donn pour +chacune des lames successives par la srie des nombres suivants:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
0,400,600,720,790,890,920,940,940,97
+ +

Pour une srie de 4 crans en plomb dont chacun avait 84 1mm,5 +d'paisseur, le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reu +tait donn pour les lames successives par les nombres suivants:

+ + + + + + + + + + + + + + + + +
0,090,780,840,82
+ +

De ces expriences il rsulte que, quand l'paisseur de plomb traverse +crot de 0mm,1 6mm, le pouvoir pntrant du rayonnement va en +augmentant.

+ +

J'ai constat que, dans les conditions exprimentales indiques, un +cran de plomb de 1cm,8 d'paisseur transmet 2 pour 100 du +rayonnement qu'il reoit; un cran de plomb de 5cm,3 d'paisseur +transmet encore 0,4 pour 100 du rayonnement qu'il reoit. J'ai constat +galement que le rayonnement transmis par une paisseur de plomb gale +1mm,5 comprend une forte proportion de rayons dviables (genre +cathodique). Ces derniers sont donc capables de traverser non seulement +de grandes distances dans l'air, mais aussi des paisseurs notables de +substances solides trs absorbantes telles que le plomb.

+ +

Quand on tudie avec l'appareil de la figure 2 l'absorption exerce par +une lame d'aluminium de 0mm,01 d'paisseur sur l'ensemble du +rayonnement du radium, la lame tant toujours place la mme distance +de la substance radiante, et le condensateur tant plac une distance +variable AD, les rsultats obtenus sont la superposition de ce qui est +d aux trois groupes du rayonnement. Si l'on observe grande distance, +les rayons pntrants dominent et l'absorption est faible; si l'on +observe petite distance, les rayons α dominent et +l'absorption est d'autant plus faible qu'on se rapproche plus de la +substance; pour une distance intermdiaire, l'absorption passe par un +maximum et la pntration par un minimum.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Distance AD7,16,56,05,13,4
Pour 100 de rayons transmis par l'aluminium91    82    58    41    48    
+ +

85

+ +

Toutefois, certaines expriences relatives l'absorption mettent en +vidence une certaine analogie entre les rayons α et les rayons +dviables β. C'est ainsi que M. Becquerel a trouv que l'action +absorbante d'un cran solide sur les rayons β augmente avec la +distance de l'cran la source, de sorte que, si les rayons sont soumis + un champ magntique comme dans la figure 4, un cran plac contre la +source radiante laisse subsister une portion plus grande du spectre +magntique que le mme cran plac sur la plaque photographique. Cette +variation de l'effet absorbant de l'cran avec la distance de cet cran + la source est analogue ce qui a lieu pour les rayons α; +elle a t vrifie par MM. Meyer et von Schweidler, qui opraient par +la mthode fluoroscopique; M. Curie et moi nous avons observ le mme +fait en nous servant de la mthode lectrique. Les conditions de +production de ce phnomne n'ont pas encore t tudies. Cependant, +quand le radium est enferm dans un tube de verre et plac assez +grande distance d'un condensateur qui est lui-mme enferm dans une +bote d'aluminium mince, il est indiffrent de placer l'cran contre la +source ou contre le condensateur; le courant obtenu est alors le mme +dans les deux cas.

+ +

L'tude des rayons α m'avait amene considrer que ces rayons +se comportent comme des projectiles lancs avec une certaine vitesse et +qui perdent de leur force vive en franchissant des obstacles[70]. Ces +rayons jouissent pourtant de la propagation rectiligne comme l'a montr +M. Becquerel dans l'exprience suivante. Le polonium mettant les rayons +tait plac dans une cavit linaire trs troite, creuse dans une +feuille de carton. On avait ainsi une source linaire de rayons. Un fil +de cuivre de 1mm,5 de diamtre tait plac paralllement en face de +la source 86 une distance de 4mm,9. Une plaque photographique +tait place paralllement une distance de 8mm,65 au del. Aprs +une pose de 10 minutes, l'ombre gomtrique du fil tait reproduite +d'une faon parfaite, avec les dimensions prvues et une pnombre trs +troite de chaque ct correspondant bien la largeur de la source. La +mme exprience russit galement bien en plaant contre le fil une +double feuille d'aluminium battu que les rayons sont obligs de +traverser.

+ +

Il s'agit donc bien de rayons capables de donner des ombres gomtriques +parfaites. L'exprience avec l'aluminium montre que ces rayons ne sont +pas diffuss en traversant la lame, et que cette lame n'met pas, tout +au moins en quantit importante, des rayons secondaires analogues aux +rayons secondaires des rayons de Rntgen.

+ +

Les rayons α sont ceux qui semblent actifs dans la trs belle +exprience ralise dans le spinthariscope de M. Crookes[71]. Cet +appareil se compose essentiellement d'un grain de sel de radium maintenu + l'extrmit d'un fil mtallique en face d'un cran au sulfure de zinc +phosphorescent. Le grain de radium est une trs petite distance de +l'cran (0mm,5, par exemple), et l'on regarde au moyen d'une loupe la +face de l'cran tourne vers le radium. Dans ces conditions l'œil +aperoit sur l'cran une vritable pluie de points lumineux qui +apparaissent et disparaissent continuellement. L'cran prsente l'aspect +d'un ciel toil. Les points brillants sont plus rapprochs dans les +rgions de l'cran voisines du radium, et dans le voisinage immdiat de +celui-ci la lueur parat continue. Le phnomne ne semble pas altr par +les courants d'air; il se produit dans le vide; un cran mme trs mince +plac entre le radium et l'cran phosphorescent le supprime; il semble +donc bien que le phnomne soit 87 d l'action des rayons α +les plus absorbables du radium.

+ +

On peut imaginer que l'apparition d'un des points lumineux sur l'cran +phosphorescent est provoque par le choc d'un projectile isol. Dans +cette manire de voir, on aurait affaire, pour la premire fois, un +phnomne permettant de distinguer l'action individuelle d'une particule +dont les dimensions sont du mme ordre de grandeur que celles d'un +atome.

+ +

L'aspect des points lumineux est le mme que celui des toiles ou des +objets ultra-microscopiques fortement clairs qui ne produisent pas sur +la rtine des images nettes, mais des taches de diffraction; et ceci est +bien en accord avec la conception que chaque point lumineux extrmement +petit est produit par le choc d'un seul atome.

+ +

Les rayons pntrants non dviables γ semblent tre de tout +autre nature et semblent analogues aux rayons Rntgen. Rien ne prouve, +d'ailleurs, que des rayons peu pntrants de mme nature ne puissent +exister dans le rayonnement du radium, car ils pourraient tre masqus +par le rayonnement corpusculaire.

+ +

On vient de voir combien le rayonnement des corps radioactifs est un +phnomne complexe. Les difficults de son tude viennent s'augmenter +par cette circonstance, qu'il y a lieu de rechercher si ce rayonnement +prouve de la part de la matire une absorption slective seulement, ou +bien aussi une transformation plus ou moins profonde.

+ +

On ne sait encore que peu de choses relativement cette question. +Toutefois, si l'on admet que le rayonnement du radium comporte la fois +des rayons genre cathodique et des rayons genre Rntgen, on peut +s'attendre ce que ce rayonnement prouve des transformations en +traversant les crans. On sait, en effet: 1 que les rayons cathodiques +qui sortent du tube de Crookes travers une fentre d'aluminium +(exprience de Lenard) sont fortement 88 diffuss par l'aluminium, et +que, de plus, la traverse de l'cran entrane une diminution de la +vitesse des rayons; c'est ainsi que des rayons cathodiques d'une vitesse +gale 1,4 1010 centimtres perdent 10 pour 100 de leur vitesse en +traversant 0mm,01 d'aluminium[72]; 2 les rayons cathodiques, en +frappant un obstacle, donnent lieu la production de rayons Rntgen; +3 les rayons Rntgen, en frappant un obstacle solide, donnent lieu +une production de rayons secondaires, qui sont en partie des rayons +cathodiques[73].

+ +

On peut donc, par analogie, prvoir l'existence de tous les phnomnes +prcdents pour les rayons des substances radioactives.

+ +

En tudiant la transmission des rayons du polonium travers un cran +d'aluminium, M. Becquerel n'a observ ni production de rayons +secondaires ni transformation en rayons genre cathodique[74].

+ +

J'ai cherch mettre en vidence une transformation des rayons du +polonium, en employant la mthode de l'interversion des crans: deux +crans superposs E1 et E2 tant traverss par les rayons, l'ordre +dans lequel ils sont traverss doit tre indiffrent, si le passage au +travers des crans ne transforme pas les rayons; si, au contraire, +chaque cran transforme les rayons en les transmettant, l'ordre des +crans n'est pas indiffrent. Si, par exemple, les rayons se +transforment en rayons plus absorbables en traversant du plomb, et que +l'aluminium ne produise pas un effet du mme genre avec la mme +importance, alors le systme plomb-aluminium paratra plus opaque que le +systme aluminium-plomb; c'est ce qui a lieu pour les rayons Rntgen.

+ +

89

+ +

Mes expriences indiquent que ce phnomne se produit avec les rayons du +polonium. L'appareil employ tait celui de la figure 8. Le polonium +tait plac dans la bote CCCC et les crans absorbants, ncessairement +trs minces, taient placs sur la toile mtallique T.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
crans employs.paisseur.
mm		 Courant observ.
Aluminium0,01      17,9
Laiton0,005
Laiton0,005      6,7
Aluminium0,01  
Aluminium0,01  150
tain0,005
tain0,005125
Aluminium0,01  
tain0,005    13,9
Laiton0,005
Laiton0,005     4,4
tain0,005
+ +

Les rsultats obtenus prouvent que le rayonnement est modifi en +traversant un cran solide. Cette conclusion est d'accord avec les +expriences dans lesquelles, de deux lames mtalliques identiques et +superposes, la premire se montre moins absorbante que la suivante. Il +est probable, d'aprs cela, que l'action transformatrice d'un cran est +d'autant plus grande que cet cran est plus loin de la source. Ce point +n'a pas t vrifi, et la nature de la transformation n'a pas encore +t tudie en dtail.

+ +

J'ai rpt les mmes expriences avec un sel de radium trs actif. Le +rsultat a t ngatif. Je n'ai observ que des variations +insignifiantes dans l'intensit de la radiation transmise lors de +l'interversion de l'ordre des crans. Les systmes d'crans essays ont +t les suivants:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
 mm mm
Aluminium, paisseur0,55Platine, paisseur0,01  
                      0,55Plomb          0,1    
                      0,55tain            0,005
90                      1,07Cuivre         0,05  
                      0,55Laiton          0,005
                      1,07Laiton          0,005
                      0,15Platine         0,01  
                      0,15Zinc             0,05  
                      0,15Plomb          0,1    
+ +

Le systme plomb-aluminium s'est montr lgrement plus opaque que celui +aluminium-plomb, mais la diffrence n'est pas grande.

+ +

Je n'ai pu mettre ainsi en vidence une transformation notable des +rayons du radium. Cependant, dans diverses expriences radiographiques, +M. Becquerel a observ des effets trs intenses dus aux rayons diffuss +ou secondaires, mis par les crans solides qui recevaient les rayons du +radium. La substance la plus active, au point de vue de ces missions +secondaires, semble tre le plomb.

+ +

Action ionisante des rayons du radium sur les liquides isolants.—M. +Curie a montr que les rayons du radium et les rayons de Rntgen +agissent sur les dilectriques liquides comme sur l'air, en leur +communiquant une certaine conductibilit lectrique[75]. Voici comment +tait dispose l'exprience (fig. 9).

+ +
+

Fig. 9.

+ + + +
+ +

Le liquide exprimenter est plac dans un vase mtallique CDEF, dans +lequel plonge un tube de cuivre mince AB; ces deux pices mtalliques +servent d'lectrodes. Le vase est maintenu un potentiel connu, au +moyen d'une batterie de petits accumulateurs, dont un ple est terre. +Le tube AB est en relation avec l'lectromtre. Lorsqu'un courant +traverse le liquide, on maintient l'lectromtre au zro l'aide d'un +quartz pizolectrique 91 qui donne la mesure du courant. Le tube de +cuivre MNM'N', reli au sol, sert de tube de garde pour empcher le +passage du courant travers l'air. Une ampoule contenant le sel de +baryum radifre peut tre place au fond du tube AB; les rayons agissent +sur le liquide aprs avoir travers le verre de l'ampoule et les parois +du tube mtallique. On peut encore faire agir le radium en plaant +l'ampoule en dessous de la paroi DE.

+ +

Pour agir avec les rayons de Rntgen, on fait arriver ces rayons au +travers de la paroi DE.

+ +

L'accroissement de conductibilit par l'action des rayons du radium ou +des rayons de Rntgen semble se produire pour tous les dilectriques +liquides; mais, pour constater cet accroissement, il est ncessaire que +la conductibilit propre du liquide soit assez faible pour ne pas +masquer l'effet des rayons.

+ +

En oprant avec le radium et les rayons de Rntgen, M. Curie a obtenu +des effets du mme ordre de grandeur.

+ +

92

+ +

Quand on tudie avec le mme dispositif la conductibilit de l'air ou +d'un autre gaz sous l'action des rayons de Becquerel, on trouve que +l'intensit du courant obtenu est proportionnelle la diffrence de +potentiel entre les lectrodes, tant que celle-ci ne dpasse pas +quelques volts; mais pour des tensions plus leves, l'intensit du +courant crot de moins en moins vite, et le courant de saturation est +sensiblement atteint pour une tension de 100 volts.

+ +

Les liquides tudis avec le mme appareil et avec le mme produit +radiant trs actif se comportent diffremment; l'intensit du courant +est proportionnelle la tension quand celle-ci varie entre 0 et 450 +volts, et cela mme quand la distance des lectrodes ne dpasse pas +6mm. On peut alors considrer la conductivit provoque dans divers +liquides par le rayonnement d'un sel de radium agissant dans les mmes +conditions.

+ +

Les nombres du Tableau suivant multipli par 10-14 donnent la +conductivit en mhos (inverse d'ohm) pour 1cm³:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Sulfure de carbone20
ther de ptrole15
Amylne14
Chlorure de carbone  8
Benzine  4
Air liquide    1,3
Huile de vaseline    1,6
+ +

On peut cependant supposer que les liquides et les gaz se comportent +d'une faon analogue, mais que, pour les liquides, le courant reste +proportionnel la tension jusqu' une limite bien plus leve que pour +les gaz. On pouvait, par analogie avec ce qui a lieu pour les gaz, +chercher abaisser la limite de proportionnalit en employant un +rayonnement beaucoup plus faible. L'exprience a vrifi cette +prvision; le produit radiant employ tait 150 fois moins actif que +celui qui avait servi pour les 93 premires expriences. Pour des +tensions de 50, 100, 200, 400 volts, les intensits du courant taient +reprsentes respectivement par les nombres 109, 185, 255, 335. La +proportionnalit ne se maintient plus, mais le courant varie encore +fortement quand on double la diffrence de potentiel.

+ +

Quelques-uns des liquides examins sont des isolants peu prs +parfaits, quand ils sont maintenus temprature constante, et qu'ils +sont l'abri de l'action des rayons. Tels sont: l'air liquide, l'ther +de ptrole, l'huile de vaseline, l'amylne. Il est alors trs facile +d'tudier l'effet des rayons. L'huile de vaseline est beaucoup moins +sensible l'action des rayons que l'ther de ptrole. Il convient +peut-tre de rapprocher ce fait de la diffrence de volatilit qui +existe entre ces deux hydrocarbures. L'air liquide qui a bouilli pendant +quelque temps dans le vase d'exprience est plus sensible l'action des +rayons que celui que l'on vient d'y verser; la conductivit produite par +les rayons est de 1/4 plus grande dans le premier cas. M. Curie a tudi +sur l'amylne et sur l'ther de ptrole l'action des rayons aux +tempratures de + 10 et de - 17. La conductivit due au rayonnement +diminue de 1/10 seulement de sa valeur, quand on passe de 10 - 17.

+ +

Dans les expriences o l'on fait varier la temprature du liquide on +peut soit maintenir le radium la temprature ambiante, soit le porter + la mme temprature que le liquide; on obtient le mme rsultat dans +les deux cas. Cela tient ce que le rayonnement du radium ne varie pas +avec la temprature, et conserve encore la mme valeur mme la +temprature de l'air liquide. Ce fait a t vrifi directement par des +mesures.

+ +

Divers effets et applications de l'action ionisante des rayons mis par +les substances radioactives.—Les rayons des nouvelles substances +radioactives ionisent l'air 94 fortement. On peut, par l'action du +radium, provoquer facilement la condensation de la vapeur d'eau +sursature, absolument comme cela a lieu par l'action des rayons +cathodiques et des rayons Rntgen.

+ +

Sous l'influence des rayons mis par les substances radioactives +nouvelles, la distance explosive entre deux conducteurs mtalliques +pour une diffrence de potentiel donne se trouve augmente; autrement +dit, le passage de l'tincelle est facilit par l'action des rayons. Ce +phnomne est d l'action des rayons les plus pntrants. Si, en +effet, on entoure le radium d'une enveloppe en plomb de 2cm, l'action +du radium sur l'tincelle n'est pas considrablement affaiblie, alors +que le rayonnement qui traverse n'est qu'une trs faible fraction du +rayonnement total.

+ +

En rendant conducteur, par l'action des substances radioactives, l'air +au voisinage de deux conducteurs mtalliques, dont l'un est reli au sol +et l'autre un lectromtre bien isol, on voit l'lectromtre prendre +une dviation permanente, qui permet de mesurer la force lectromotrice +de la pile forme par l'air et les deux mtaux (force lectromotrice de +contact des deux mtaux, quand ils sont spars par l'air). Cette +mthode de mesures a t employe par lord Kelwin et ses lves, la +substance radiante tant l'uranium[76]; une mthode analogue avait t +antrieurement employe par M. Perrin qui utilisait l'action ionisante +des rayons Rntgen[77].

+ +

On peut se servir des substances radioactives dans l'tude de +l'lectricit atmosphrique. La substance active est enferme dans une +petite bote en aluminium mince, fixe l'extrmit d'une tige +mtallique en relation avec l'lectromtre. L'air est rendu conducteur +au voisinage 95 de l'extrmit de la tige, et celle-ci prend le +potentiel de l'air qui l'entoure. Le radium remplace ainsi avec avantage +les flammes ou les appareils coulement d'eau de lord Kelwin, +gnralement employs jusqu' prsent dans l'tude de l'lectricit +atmosphrique[78].

+ +

Effets de fluorescence, effets lumineux.—Les rayons mis par les +nouvelles substances radioactives provoquent la fluorescence de certains +corps. M. Curie et moi, nous avons tout d'abord dcouvert ce phnomne +en faisant agir le polonium au travers d'une feuille d'aluminium sur une +couche de platinocyanure de baryum. La mme exprience russit encore +plus facilement avec du baryum radifre suffisamment actif. Quand la +substance est fortement radioactive, la fluorescence produite est trs +belle.

+ +

Un grand nombre de substances sont susceptibles de devenir +phosphorescentes ou fluorescentes par l'action des rayons de Becquerel. +M. Becquerel a tudi l'action sur les sels d'urane, le diamant, la +blende, etc. M. Bary a montr que les sels des mtaux alcalins et +alcalino-terreux, qui sont tous fluorescents sous l'action des rayons +lumineux et des rayons Rntgen, sont galement fluorescents sous +l'action des rayons du radium[79]. On peut galement observer la +fluorescence du papier, du coton, du verre, etc., au voisinage du +radium. Parmi les diffrentes espces de verre, le verre de Thuringe est +particulirement lumineux. Les mtaux ne semblent pas devenir lumineux.

+ +

Le platinocyanure de baryum convient le mieux quand on veut tudier le +rayonnement des corps radioactifs par la mthode fluoroscopique. On peut +suivre l'effet des rayons du radium des distances suprieures 2m. +Le sulfure 96 de zinc phosphorescent est rendu extrmement lumineux, +mais ce corps a l'inconvnient de conserver la luminosit pendant +quelque temps, aprs que l'action des rayons a t supprime.

+ +

On peut observer la fluorescence produite par le radium quand l'cran +fluorescent est spar du radium par des crans absorbants. Nous avons +pu observer l'clairement d'un cran au platinocyanure de baryum +travers le corps humain. Cependant, l'action est incomparablement plus +intense, quand l'cran est plac tout contre le radium et qu'il n'en est +spar par aucun cran solide. Tous les groupes de rayons semblent +capables de produire la fluorescence.

+ +

Pour observer l'action du polonium il est ncessaire de mettre la +substance tout prs de l'cran fluorescent sans interposition d'cran +solide, ou tout au moins avec interposition d'un cran trs mince +seulement.

+ +

La luminosit des substances fluorescentes exposes l'action des +substances radioactives baisse avec le temps. En mme temps la substance +fluorescente subit une transformation. En voici quelques exemples:

+ +

Les rayons du radium transforment le platinocyanure de baryum en une +varit brune moins lumineuse (action analogue celle produite par les +rayons Rntgen et dcrite par M. Villard). Ils altrent galement le +sulfate d'uranyle et de potassium en le faisant jaunir. Le +platinocyanure de baryum transform est rgnr partiellement par +l'action de la lumire. Plaons le radium au-dessous d'une couche de +platinocyanure de baryum tale sur du papier, le platinocyanure devient +lumineux; si l'on maintient le systme dans l'obscurit, le +platinocyanure s'altre, et sa luminosit baisse considrablement. Mais, +exposons le tout la lumire; le platinocyanure est partiellement +rgnr, et si l'on reporte le tout dans l'obscurit, la luminosit +reparat assez forte. On a donc, au moyen d'un corps fluorescent et d'un +corps radioactif, ralis un systme 97 qui fonctionne comme un corps +phosphorescent longue dure de phosphorescence.

+ +

Le verre, qui est rendu fluorescent par l'action du radium, se colore en +brun ou en violet. En mme temps, il devient moins fluorescent. Si l'on +chauffe ce verre ainsi altr, il se dcolore et, en mme temps que la +dcoloration se produit, le verre met de la lumire. Aprs cela le +verre a repris la proprit d'tre fluorescent au mme degr qu'avant la +transformation.

+ +

Le sulfure de zinc qui a t expos l'action du radium pendant un +temps suffisant s'puise peu peu et perd la facult d'tre +phosphorescent, soit sous l'action du radium, soit sous celle de la +lumire.

+ +

Le diamant est rendu phosphorescent par l'action du radium et peut tre +distingu ainsi des imitations en strass, dont la luminosit est trs +faible.

+ +

Tous les composs de baryum radifre sont spontanment lumineux[80]. +Les sels halodes, anhydres et secs, mettent une lumire +particulirement intense. Cette luminosit ne peut tre vue la grande +lumire du jour, mais on la voit facilement dans la demi-obscurit ou +dans une pice claire la lumire du gaz. La lumire mise peut tre +assez forte pour que l'on puisse lire en s'clairant avec un peu de +produit dans l'obscurit. La lumire mise mane de toute la masse du +produit, tandis que, pour un corps phosphorescent ordinaire, la lumire +mane surtout de la partie de la surface qui a t claire. A l'air +humide les produits radifres perdent en grande partie leur luminosit, +mais ils la reprennent par desschement (Giesel). La luminosit semble +se conserver. Au bout de plusieurs annes aucune modification sensible +ne semble s'tre produite dans la luminosit de produits faiblement +actifs, 98 gards en tubes scells l'obscurit. Avec du chlorure de +baryum radifre, trs actif et trs lumineux, la lumire change de +teinte au bout de quelques mois; elle devient plus violace et +s'affaiblit beaucoup; en mme temps le produit subit certaines +transformations; en redissolvant le sel dans l'eau et en le schant +nouveau, on obtient la luminosit primitive.

+ +

Les solutions de sels de baryum radifres, qui contiennent une forte +proportion de radium, sont galement lumineuses; on peut observer ce +fait en plaant la solution dans une capsule de platine qui, n'tant pas +lumineuse elle-mme, permet d'apercevoir la luminosit faible de la +solution.

+ +

Quand une solution de sel de baryum radifre contient des cristaux qui +s'y sont dposs, ces cristaux sont lumineux au sein de la solution, et +ils le sont bien plus que la solution elle-mme, de sorte que, dans ces +conditions, ils semblent seuls lumineux.

+ +

M. Giesel a prpar du platinocyanure de baryum radifre. Quand ce sel +vient de cristalliser, il a l'aspect du platinocyanure de baryum +ordinaire, et il est trs lumineux. Mais peu peu le sel se colore +spontanment et prend une teinte brune, en mme temps que les cristaux +deviennent dichroques. A cet tat, le sel est bien moins lumineux, +quoique sa radioactivit ait augment[81]. Le platinocyanure de radium, +prpar par M. Giesel, s'altre encore bien plus rapidement.

+ +

Les composs de radium constituent le premier exemple de substances +spontanment lumineuses.

+ +

Dgagement de chaleur par les sels de radium.—Tout rcemment MM. +Curie et Laborde ont trouv que les sels de radium sont le sige d'un +dgagement de 99 chaleur spontan et continu[82]. Ce dgagement de +chaleur a pour effet de maintenir les sels de radium une temprature +plus leve que la temprature ambiante; l'excs de temprature dpend +d'ailleurs de l'isolement thermique de la substance. Cet excs de +temprature peut tre mis en vidence par une exprience grossire faite +au moyen de deux thermomtres mercure ordinaires. On utilise deux +vases isolateurs thermiques vide, identiques entre eux. Dans l'un des +vases on place une ampoule de verre contenant 7dg de bromure de +radium pur; dans le deuxime vase on place une autre ampoule de verre +toute pareille qui contient une substance inactive quelconque, par +exemple du chlorure de baryum. La temprature de chaque enceinte est +indique par un thermomtre dont le rservoir est plac au voisinage +immdiat de l'ampoule. L'ouverture des isolateurs est ferme par du +coton. Quand l'quilibre de temprature est tabli, le thermomtre qui +se trouve dans le mme vase que le radium indique constamment une +temprature suprieure celle indique par l'autre thermomtre; l'excs +de temprature observ tait de 3.

+ +

On peut valuer la quantit de chaleur dgage par le radium l'aide du +calorimtre glace de Bunsen. En plaant dans ce calorimtre une +ampoule de verre qui contient le sel de radium, on constate un apport +continu de chaleur qui s'arrte ds qu'on loigne le radium. La mesure +faite avec un sel de radium prpar depuis longtemps indique que chaque +gramme de radium dgage environ 80 petites calories pendant chaque +heure. Le radium dgage donc pendant une heure une quantit de chaleur +suffisante pour fondre son poids de glace, et un atome gramme (225g) de +radium dgagerait en une heure 18000cal, soit une quantit de chaleur +comparable 100 celle qui est produite par la combustion d'un atome +gramme (1g) d'hydrogne. Un dbit de chaleur aussi considrable ne +saurait tre expliqu par aucune raction chimique ordinaire, et cela +d'autant plus que l'tat du radium semble rester le mme pendant des +annes. On pourrait penser que le dgagement de chaleur est d une +transformation de l'atome de radium lui-mme, transformation +ncessairement trs lente. S'il en tait ainsi, on serait amen +conclure que les quantits d'nergie mises en jeu dans la formation et +dans la transformation des atomes sont considrables et dpassent tout +ce qui nous est connu.

+ +

On peut encore valuer la chaleur dgage par le radium diverses +tempratures en l'utilisant pour faire bouillir un gaz liqufi et en +mesurant le volume du gaz qui se dgage. On peut faire cette exprience +avec du chlorure de mthyle ( - 21). L'exprience a t faite par MM. +Dewar et Curie avec l'oxygne liquide ( - 180) 101 et avec +l'hydrogne liquide ( - 252). Ce dernier corps convient +particulirement bien pour raliser l'exprience. Une prouvette A, +entoure d'un isolateur thermique vide, contient de l'hydrogne +liquide H (fig. 10); elle est munie d'un tube de dgagement t qui +permet de recueillir le gaz dans une prouvette gradue E remplie d'eau. +L'prouvette A et son isolateur plongent dans un bain d'hydrogne +liquide H'. Dans ces conditions aucun dgagement gazeux ne se produit +dans l'prouvette A. Lorsque l'on introduit, dans l'hydrogne liquide +contenu dans cette prouvette, une ampoule qui contient 7dg de +bromure de radium, il se fait un dgagement continu de gaz, et l'on +recueille 73cm³ de gaz par minute.

+ +
+

Fig. 10.

+ + + +
+ +

Un sel de radium solide qui vient d'tre prpar dgage une quantit de +chaleur relativement faible; mais ce dbit de chaleur augmente +continuellement et tend vers une valeur dtermine qui n'est pas encore +tout fait atteinte au bout d'un mois. Quand on dissout dans l'eau un +sel de radium et qu'on enferme la solution en tube scell, la quantit +de chaleur dgage par la solution est d'abord faible; elle augmente +ensuite et tend devenir constante au bout d'un mois; le dbit de +chaleur est alors le mme que celui d au mme sel l'tat solide.

+ +

Quand on a mesur l'aide du calorimtre Bunsen la chaleur dgage par +un sel de radium contenu dans une ampoule de verre, certains rayons +pntrants du radium traversent l'ampoule et le calorimtre sans y tre +absorbs. Pour voir si ces rayons emportent une quantit d'nergie +apprciable, on peut refaire une mesure en entourant l'ampoule d'une +feuille de plomb de 2mm d'paisseur; on trouve que, dans ces +conditions, le dgagement de chaleur est augment de 4 pour 100 environ +de sa valeur; l'nergie mise par le radium sous forme de rayons +pntrants n'est donc nullement ngligeable.

+ +

102

+ +

Effets chimiques produits par les nouvelles substances radioactives. +Colorations.—Les radiations mises par les substances fortement +radioactives sont susceptibles de provoquer certaines transformations, +certaines ractions chimiques. Les rayons mis par les produits +radifres exercent des actions colorantes sur le verre et la +porcelaine[83].

+ +

La coloration du verre, gnralement brune ou violette, est trs +intense; elle se produit dans la masse mme du verre, elle persiste +aprs l'loignement du radium. Tous les verres se colorent en un temps +plus ou moins long, et la prsence du plomb n'est pas ncessaire. Il +convient de rapprocher ce fait de celui, observ rcemment, de la +coloration des verres des tubes vide producteurs des rayons de Rntgen +aprs un long usage.

+ +

M. Giesel a montr que les sels halodes cristalliss des mtaux +alcalins (sel gemme, sylvine) se colorent sous l'influence du radium, +comme sous l'action des rayons cathodiques. M. Giesel montre que l'on +obtient des colorations du mme genre en faisant sjourner les sels +alcalins dans la vapeur de sodium[84].

+ +

J'ai tudi la coloration d'une collection de verres de composition +connue, qui m'a t obligeamment prte cet effet par M. Le Chatelier. +Je n'ai pas observ de grande varit dans la coloration. Elle est +gnralement violette, jaune, brune ou grise. Elle semble lie la +prsence des mtaux alcalins.

+ +

Avec les sels alcalins purs cristalliss on obtient des colorations plus +varies et plus vives; le sel, primitivement blanc, devient bleu, vert, +jaune brun, etc.

+ +

M. Becquerel a montr que le phosphore blanc est transform en phosphore +rouge par l'action du radium.

+ +

103

+ +

Le papier est altr et color par l'action du radium. Il devient +fragile, s'effrite et ressemble enfin une passoire crible de trous.

+ +

Dans certaines circonstances il y a production d'ozone dans le voisinage +de composs trs actifs. Les rayons qui sortent d'une ampoule scelle, +renfermant du radium, ne produisent pas d'ozone dans l'air qu'ils +traversent. Au contraire, une forte odeur d'ozone se dgage quand on +ouvre l'ampoule. D'une manire gnrale l'ozone se produit dans l'air, +quand il y a communication directe entre celui-ci et le radium. La +communication par un conduit mme extrmement troit est suffisante; il +semble que la production d'ozone soit lie la propagation de la +radioactivit induite, dont il sera question plus loin.

+ +

Les composs radifres semblent s'altrer avec le temps, sans doute sous +l'action de leur propre radiation. On a vu plus haut que les cristaux de +chlorure de baryum radifres qui sont incolores au moment du dpt +prennent peu peu une coloration tantt jaune ou orange, tantt rose; +cette coloration disparat par la dissolution. Le chlorure de baryum +radifre dgage des composs oxygns du chlore: le bromure dgage du +brome. Ces transformations lentes s'affirment gnralement quelque temps +aprs la prparation du produit solide, lequel, en mme temps, change +d'aspect et de couleur, en prenant une teinte jaune ou violace. La +lumire mise devient aussi plus violace.

+ +

Les sels de radium purs semblent prouver les mmes transformations que +ceux qui contiennent du baryum. Toutefois les cristaux de chlorure, +dposs en solution acide, ne se colorent pas sensiblement pendant un +temps qui est suffisant, pour que les cristaux de chlorure de baryum +radifres, riches en radium, prennent une coloration intense.

+ +

104

+ +

Dgagement de gaz en prsence des sels de radium.—Une solution de +bromure de radium dgage des gaz d'une manire continue[85]. Ces gaz +sont principalement de l'hydrogne et de l'oxygne, et la composition du +mlange est voisine de celle de l'eau; on peut admettre qu'il y a +dcomposition de l'eau en prsence du sel de radium.

+ +

Les sels solides de radium (chlorure, bromure) donnent aussi lieu un +dgagement continu de gaz. Ces gaz remplissent les pores du sel solide +et se dgagent assez abondamment quand on dissout le sel. On trouve dans +le mlange gazeux de l'hydrogne, de l'oxygne, de l'acide carbonique, +de l'hlium; le spectre des gaz prsente aussi quelques raies +inconnues[86].

+ +

On peut attribuer des dgagements gazeux deux accidents qui se sont +produits dans les expriences de M. Curie. Une ampoule de verre mince +scelle, remplie presque compltement par du bromure de radium solide et +sec, a fait explosion deux mois aprs la fermeture sous l'effet d'un +faible chauffement; l'explosion tait probablement due la pression du +gaz intrieur. Dans une autre exprience une ampoule contenant du +chlorure de radium prpar depuis longtemps communiquait avec un +rservoir d'assez grand volume dans lequel on maintenait un vide trs +parfait. L'ampoule ayant t soumise un chauffement assez rapide vers +300, le sel fit explosion; l'ampoule fut brise, et le sel fut projet + distance; il ne pouvait y avoir de pression notable dans l'ampoule au +moment de l'explosion. L'appareil avait d'ailleurs t soumis un essai +de chauffage dans les mmes conditions en l'absence du sel de radium, et +aucun accident ne s'tait produit.

+ +

105

+ +

Ces expriences montrent qu'il y a danger chauffer du sel de radium +prpar depuis longtemps et qu'il y a aussi danger conserver pendant +longtemps du radium en tube scell.

+ +

Production de thermoluminescence.—Certains corps, tels que la +fluorine, deviennent lumineux quand on les chauffe; ils sont +thermoluminescents; leur luminosit s'puise au bout de quelque temps; +mais la facult de devenir de nouveau lumineux par la chaleur est +restitue ces corps par l'action d'une tincelle et aussi par l'action +du radium. Le radium peut donc restituer ces corps leurs proprits +thermoluminescentes[87]. Lors de la chauffe la fluorine prouve une +transformation qui est accompagne d'une mission de lumire. Quand la +fluorine est ensuite soumise l'action du radium, une transformation se +refait en sens inverse, et elle est encore accompagne d'une mission de +lumire.

+ +

Un phnomne absolument analogue se produit pour le verre expos aux +rayons du radium. L aussi une transformation se produit dans le verre, +pendant qu'il est lumineux sous l'action des rayons du radium; cette +transformation est mise en vidence par la coloration qui apparat et +augmente progressivement. Quand on chauffe ensuite le verre ainsi +modifi, la transformation inverse se produit, la coloration disparat, +et ce phnomne est accompagn de production de lumire. Il parat fort +probable qu'il y a l une modification de nature chimique, et la +production de lumire est lie cette modification. Ce phnomne +pourrait tre gnral. Il pourrait se faire que la production de +fluorescence par l'action du radium et la luminosit des substances +radifres fussent ncessairement lies un phnomne de transformation +chimique ou physique de la substance qui met la lumire.

+ +

106

+ +

Radiographies.—L'action radiographique des nouvelles substances +radioactives est trs intense. Toutefois la manire d'oprer doit tre +trs diffrente avec le polonium et le radium. Le polonium n'agit qu' +trs petite distance, et son action est considrablement affaiblie par +des crans solides; il est facile de la supprimer pratiquement au moyen +d'un cran peu pais (1mm de verre). Le radium agit des distances +considrablement plus grandes. L'action radiographique des rayons du +radium s'observe plus de 2m de distance dans l'air, et cela mme +quand le produit radiant est enferm dans une ampoule de verre. Les +rayons qui agissent dans ces conditions 107 appartiennent aux groupes +β et γ. Grce aux diffrences qui existent entre la +transparence de diverses matires pour les rayons, on peut, comme avec +les rayons Rntgen, obtenir des radiographies de divers objets. Les +mtaux sont, en gnral, opaques, sauf l'aluminium qui est trs +transparent. Il n'existe pas de diffrence de transparence notable entre +les chairs et les os. On peut oprer grande distance et avec des +sources de trs petites dimensions; on a alors des radiographies trs +fines. Il est trs avantageux, pour la beaut des radiographies, de +renvoyer les rayons β de ct, au moyen d'un champ magntique, +et de n'utiliser que les rayons γ. Les rayons β, en +traversant l'objet radiographier, prouvent, en effet, une certaine +diffusion et occasionnent un certain flou. En les supprimant, on est +oblig d'employer des temps de pose plus grands, mais les rsultats sont +meilleurs. La radiographie d'un objet, tel qu'un porte-monnaie, demande +un jour avec une source radiante constitue par quelques centigrammes de +sel de radium, enferm dans une ampoule de verre et plac 1m de la +plaque sensible, devant laquelle se trouve l'objet. Si la source est +20cm de distance de la plaque, le mme rsultat est obtenu en une +heure. Au voisinage immdiat de la source radiante, une plaque sensible +est instantanment impressionne.

+ +
+

Fig. 11.

+ +

Radiographie obtenue avec les rayons du radium.

+ + +
+ +

Effets physiologiques.—Les rayons du radium exercent une action sur +l'piderme. Cette action a t observe par M. Walkhoff et confirme par +M. Giesel, puis par MM. Becquerel et Curie[88].

+ +

Si l'on place sur la peau une capsule en cellulod ou en caoutchouc +mince renfermant un sel de radium trs 108 actif et qu'on l'y laisse +pendant quelque temps, une rougeur se produit sur la peau, soit de +suite, soit au bout d'un temps qui est d'autant plus long que l'action a +t plus faible et moins prolonge; cette tache rouge apparat +l'endroit qui a t expos l'action; l'altration locale de la peau se +manifeste et volue comme une brlure. Dans certains cas il se forme une +ampoule. Si l'exposition a t prolonge, il se produit une ulcration +trs longue gurir. Dans une exprience, M. Curie a fait agir sur son +bras un produit radiant relativement peu actif pendant 10 heures. La +rougeur se manifesta de suite, et il se forma plus tard une plaie qui +mit 4 mois gurir. L'piderme a t dtruit localement, et n'a pu se +reconstituer l'tat sain que lentement et pniblement avec formation +d'une cicatrice trs marque. Une brlure au radium avec exposition +d'une demi-heure apparut au bout de 15 jours, forma une ampoule et +gurit en 15 jours. Une autre brlure, faite avec une exposition de 8 +minutes seulement, occasionna une tache rouge qui apparut au bout de 2 +mois seulement et son effet fut insignifiant.

+ +

L'action du radium sur la peau peut se produire travers les mtaux, +mais elle est affaiblie. Pour se garantir de l'action, il faut viter de +garder longtemps le radium sur soi autrement qu'envelopp dans une +feuille de plomb.

+ +

L'action du radium sur la peau a t tudie par M. le Dr Danlos, +l'hpital Saint-Louis, comme procd de traitement de certaines maladies +de la peau, procd comparable au traitement par les rayons Rntgen ou +la lumire ultra-violette. Le radium donne ce point de vue des +rsultats encourageants; l'piderme partiellement dtruit par l'action +du radium se reforme l'tat sain. L'action du radium est plus profonde +que celle de la lumire, et son emploi est plus facile que celui de la +lumire ou des rayons Rntgen. L'tude des conditions de l'application +est ncessairement un peu longue, parce 109 qu'on ne peut se rendre +compte immdiatement de l'effet de l'application.

+ +

M. Giesel a remarqu l'action du radium sur les feuilles des plantes. +Les feuilles soumises l'action jaunissent et s'effritent.

+ +

M. Giesel a galement dcouvert l'action des rayons du radium sur +l'œil[89]. Quand on place dans l'obscurit un produit radiant au +voisinage de la paupire ferme ou de la tempe, on a la sensation d'une +lumire qui remplit l'œil. Ce phnomne a t tudi par MM. Himstedt +et Nagel[90]. Ces physiciens ont montr que tous les milieux de l'œil +deviennent fluorescents par l'action du radium, et c'est ce qui explique +la sensation de lumire perue. Les aveugles chez lesquels la rtine est +intacte, sont sensibles l'action du radium, tandis que ceux dont la +rtine est malade n'prouvent pas la sensation lumineuse due aux rayons.

+ +

Les rayons du radium empchent ou entravent le dveloppement des +colonies microbiennes, mais cette action n'est pas trs intense[91].

+ +

Rcemment, M. Danysz a montr que les rayons du radium agissent +nergiquement sur la moelle et sur le cerveau. Aprs une action d'une +heure, des paralysies se produisent chez les animaux soumis aux +expriences, et ceux-ci meurent gnralement au bout de quelques +jours[92].

+ +

Action de la temprature sur le rayonnement.—On n'a encore que peu de +renseignements sur la manire dont varie l'mission des corps +radioactifs avec la temprature. Nous savons cependant que l'mission +subsiste aux basses tempratures. M. Curie a plac dans l'air 110 +liquide un tube de verre qui contenait du chlorure de baryum +radifre[93]. La luminosit du produit radiant persiste dans ces +conditions. Au moment o l'on retire le tube de l'enceinte froide, il +parat mme plus lumineux qu' la temprature ambiante. A la temprature +de l'air liquide, le radium continue exciter la fluorescence du +sulfate d'uranyle et de potassium. M. Curie a vrifi par des mesures +lectriques que le rayonnement, mesur une certaine distance de la +source radiante, possde la mme intensit quand le radium est la +temprature ambiante, ou quand il est dans une enceinte la temprature +de l'air liquide. Dans ces expriences, le radium tait plac au fond +d'un tube ferm un bout. Les rayons sortaient du tube par le bout +ouvert, traversaient un certain espace d'air et taient recueillis dans +un condensateur. On mesurait l'action des rayons sur l'air du +condensateur, soit en laissant le tube dans l'air, soit en l'entourant +d'air liquide jusqu' une certaine hauteur. Le rsultat obtenu tait le +mme dans les deux cas.

+ +

Quand on porte le radium une temprature leve, sa radioactivit +subsiste. Le chlorure de baryum radifre qui vient d'tre fondu (vers +800) est radioactif et lumineux. Toutefois, une chauffe prolonge +temprature leve a pour effet d'abaisser temporairement la +radioactivit du produit. La baisse est trs importante, elle peut +constituer 75 pour 100 du rayonnement total. La baisse proportionnelle +est moins grande sur les rayons absorbables que sur les rayons +pntrants, qui sont sensiblement supprims par la chauffe. Avec le +temps, le rayonnement du produit reprend l'intensit et la composition +qu'il avait avant la chauffe; ce rsultat est atteint au bout de 2 mois +environ partir de la chauffe.

+ +
+ +
+ +

111

+ +

CHAPITRE IV.
+~~~~

+LA RADIOACTIVIT INDUITE.

+ +

Communication de la radioactivit des substances primitivement +inactives.—Au cours de nos recherches sur les substances radioactives, +nous avons remarqu, M. Curie et moi, que toute substance qui sjourne +pendant quelque temps au voisinage d'un sel radifre devient elle-mme +radioactive[94]. Dans notre premire publication ce sujet, nous nous +sommes attachs prouver que la radioactivit, ainsi acquise par des +substances primitivement inactives, n'est pas due un transport de +poussires radioactives qui seraient venues se poser la surface de ces +substances. Ce fait, actuellement certain, est prouv en toute vidence +par l'ensemble des expriences qui seront dcrites ici, et notamment par +les lois suivant lesquelles la radioactivit provoque dans les +substances naturellement inactives disparat quand on soustrait ces +substances l'action du radium.

+ +

Nous avons donn au phnomne nouveau ainsi dcouvert le nom de +radioactivit induite.

+ +

Dans la mme publication, nous avons indiqu les caractres essentiels +de la radioactivit induite. Nous avons activ des lames de substances +diverses, en les plaant au voisinage de sels radifres solides et nous +avons tudi la radioactivit de ces lames par la mthode lectrique. +Nous avons observ ainsi les faits suivants:

+ +

112

+ +

1 L'activit d'une lame expose l'action du radium augmente avec le +temps de l'exposition en se rapprochant d'une certaine limite, suivant +une loi asymptotique.

+ +

2 L'activit d'une lame qui a t active par l'action du radium et +qui a t ensuite soustraite cette action disparat en quelques jours. +Cette activit induite tend vers zro en fonction du temps, suivant une +loi asymptotique.

+ +

3 Toutes conditions gales d'ailleurs, la radioactivit induite par un +mme produit radifre sur diverses lames est indpendante de la nature +de la lame. Le verre, le papier, les mtaux s'activent avec la mme +intensit.

+ +

4 La radioactivit induite sur une mme lame par divers produits +radifres a une valeur limite d'autant plus leve que le produit est +plus actif.

+ +

Peu de temps aprs, M. Rutherford publia un travail, duquel il rsulte +que les composs du thorium sont capables de produire le phnomne de la +radioactivit induite[95]. M. Rutherford trouva pour ce phnomne les +mmes lois que celles qui viennent d'tre exposes, et il dcouvrit en +plus ce fait important, que les corps chargs d'lectricit ngative +s'activent plus nergiquement que les autres. M. Rutherford observa +d'ailleurs que l'air qui a pass sur de l'oxyde de thorium conserve +pendant 10 minutes environ une conductibilit notable. L'air qui est +dans cet tat communique la radioactivit induite des substances +inactives, surtout celles charges ngativement. M. Rutherford +interprte ses expriences en admettant que les composs du thorium, et +surtout l'oxyde, mettent une manation radioactive particulire, +susceptible d'tre entrane par les courants d'air et charge +d'lectricit positive. Cette manation serait la cause de la +radioactivit induite. M. Dorn a 113 reproduit, avec les sels de baryum +radifres, les expriences que M. Rutherford avait faites avec de +l'oxyde de thorium[96].

+ +

M. Debierne a montr que l'actinium provoque, d'une faon extrmement +intense, l'activit induite des corps placs dans son voisinage. De mme +que pour le thorium, il se produit un entranement considrable de +l'activit par les courants d'air[97].

+ +

La radioactivit induite se prsente sous des aspects trs varis, et +quand on produit l'activation d'une substance au voisinage du radium +l'air libre, on obtient des rsultats irrguliers. MM. Curie et Debierne +ont remarqu que le phnomne est, au contraire, trs rgulier quand on +opre en vase clos; ils ont donc tudi l'activation en enceinte +ferme[98].

+ +

Activation en enceinte ferme.—La radioactivit induite est la fois +plus intense et plus rgulire quand on opre en vase clos. La matire +active est place dans une petite ampoule en verre a ouverte en o +(fig. 11) au milieu d'une enceinte close. Diverses plaques A, B, C, D, +E places dans l'enceinte deviennent radioactives au bout d'un jour +d'exposition. L'activit est la mme, quelle que soit la nature de la +plaque, dimensions gales plomb, cuivre, aluminium, verre, bonite, +cire, carton, paraffine. L'activit d'une face de l'une des lames est +d'autant plus grande, que l'espace libre en regard de cette face est +plus grand.

+ +

Si l'on rpte l'exprience prcdente avec l'ampoule a compltement +ferme, on n'obtient aucune activit induite.

+ +

Le rayonnement du radium n'intervient pas directement 114 dans la +production de la radioactivit induite. C'est ainsi que, dans +l'exprience prcdente, la lame D, protge du rayonnement par l'cran +en plomb pais PP, est active autant que B et E.

+ +
+

Fig. 12.

+ + + +
+ +

La radioactivit se transmet par l'air de proche en proche depuis la +matire radiante jusqu'au corps activer. Elle peut mme se transmettre +au loin par des tubes capillaires trs troits.

+ +

La radioactivit induite est la fois plus intense et plus rgulire, +si l'on remplace le sel radifre activant solide par sa dissolution +aqueuse.

+ +

Les liquides sont susceptibles d'acqurir la radioactivit induite. On +peut, par exemple, rendre radioactive l'eau pure, en la plaant dans un +vase l'intrieur d'une enceinte close qui renferme galement une +solution d'un sel radifre.

+ +

Certaines substances deviennent lumineuses, quand on les place dans une +enceinte activante (corps phosphorescents et fluorescents, verre, +papier, coton, eau, solutions salines). Le sulfure de zinc +phosphorescent est particulirement brillant dans ces conditions. La +radioactivit de ces corps lumineux est cependant la mme que celle d'un +morceau de mtal ou autre corps qui s'active dans les mmes conditions +sans devenir lumineux.

+ +

115

+ +

Quelle que soit la substance que l'on active en vase clos, cette +substance prend une activit qui augmente avec le temps et finit par +atteindre une valeur limite, toujours la mme, quand on opre avec la +mme matire activante et le mme dispositif exprimental.

+ +

La radioactivit induite limite est indpendante de la nature et de la +pression du gaz qui se trouve dans l'enceinte activante (air, +hydrogne, acide carbonique).

+ +

La radioactivit induite limite dans une mme enceinte dpend seulement +de la quantit de radium qui s'y trouve l'tat de solution, et semble +lui tre proportionnelle.

+ +

Rle des gaz dans les phnomnes de radioactivit induite. +manation.—Les gaz prsents dans une enceinte qui renferme un sel +solide ou une solution de sel de radium sont radioactifs. Cette +radioactivit persiste si l'on aspire les gaz avec une trompe et qu'on +les recueille dans une prouvette. Les parois de l'prouvette deviennent +alors elles-mmes radioactives, et le verre de l'prouvette est lumineux +dans l'obscurit. L'activit et la luminosit de l'prouvette +disparaissent ensuite compltement, mais fort lentement, et l'on peut au +bout d'un mois constater encore la radioactivit.

+ +

Ds le dbut de nos recherches, nous avons, M. Curie et moi, extrait en +chauffant la pechblende un gaz fortement radioactif, mais, comme dans +l'exprience prcdente, l'activit de ce gaz avait fini par disparatre +compltement[99].

+ +

Ainsi, pour le thorium, le radium, l'actinium, la radioactivit induite +se propage de proche en proche travers les gaz, depuis le corps actif +jusqu'aux parois de l'enceinte qui le renferme, et la proprit +activante est 116 entrane avec le gaz lui-mme, quand on extrait +celui-ci de l'enceinte.

+ +

Quand on mesure la radioactivit de matires radifres par la mthode +lectrique au moyen de l'appareil (fig. 1) l'air entre les plateaux +devient galement radioactif; cependant, en envoyant un courant d'air +entre les plateaux, on n'observe pas de baisse notable dans l'intensit +du courant, ce qui prouve que la radioactivit rpandue dans l'espace +entre les plateaux est peu importante par rapport celle du radium +lui-mme l'tat solide.

+ +

Il en est tout autrement dans le cas du thorium. Les irrgularits que +j'avais observes en mesurant la radioactivit des composs du thorium +provenaient du fait qu' cette poque je travaillais avec un +condensateur ouvert l'air; or le moindre courant d'air produit un +changement considrable dans l'intensit du courant, parce que la +radioactivit rpandue dans l'espace au voisinage du thorium est +importante par rapport la radioactivit de la substance.

+ +

Cet effet est encore bien plus marqu pour l'actinium. Un compos trs +actif d'actinium parat beaucoup moins actif quand on envoie un courant +d'air sur la substance.

+ +

L'nergie radioactive est donc renferme dans les gaz sous une forme +spciale. M. Rutherford suppose que certains corps radioactifs dgagent +constamment un gaz matriel radioactif qu'il appelle manation. C'est +ce gaz qui aurait la proprit de rendre radioactifs les corps qui se +trouvent dans l'espace o il est rpandu. Les corps qui mettent de +l'manation sont le radium, le thorium et l'actinium.

+ +

Dsactivation l'air libre des corps solides activs.—Un corps +solide, qui a t activ par le radium dans une enceinte activante +pendant un temps suffisant, et qui a t ensuite retir de l'enceinte, +se dsactive l'air libre 117 suivant une loi d'allure exponentielle +qui est la mme pour tous les corps et qui est reprsente par la +formule suivante[100]:

+ +

+ +

I0 tant l'intensit initiale du rayonnement au moment o l'on retire +la lame de l'enceinte, I l'intensit au temps t; a est un +coefficient numrique a = 4.20; Θ1 et Θ2 +sont des constantes de temps: Θ1 = 2420 secondes, +Θ2 = 1860 secondes. Au bout de 2 ou 3 heures cette loi se rduit +sensiblement une exponentielle simple: l'influence de la seconde +exponentielle sur la valeur de I ne se fait plus sentir. La loi de +dsactivation est alors telle que l'intensit du rayonnement baisse de +la moiti de sa valeur en 28 minutes. Cette loi finale peut tre +considre comme caractristique de la dsactivation l'air libre des +corps solides activs par le radium.

+ +

Les corps solides activs par l'actinium se dsactivent l'air libre +suivant une loi exponentielle voisine de la prcdente. Mais cependant +la dsactivation est un peu plus lente[101].

+ +

Les corps solides activs par le thorium se dsactivent beaucoup plus +lentement; l'intensit du rayonnement baisse de moiti en 11 +heures[102].

+ +

Dsactivation en enceinte close. Vitesse de destruction de +l'manation[103].—Une enceinte ferme active par le radium et +soustraite ensuite son action, se dsactive suivant une loi beaucoup +moins rapide que celle de la dsactivation l'air libre. On peut, par +exemple, faire l'exprience avec un tube en verre que l'on active 118 +intrieurement, en le mettant pendant un certain temps en communication +avec une solution d'un sel de radium. On scelle ensuite le tube la +lampe, et l'on mesure l'intensit du rayonnement mis l'extrieur par +les parois du tube, pendant que la dsactivation se produit.

+ +

La loi de dsactivation est une loi exponentielle. Elle est donne avec +une grande exactitude par la formule

+ +

+ +

I0 intensit du rayonnement initial;

+ +

I, intensit du rayonnement au temps t;

+ +

Θ, une constante de temps Θ = 4.970 105 secondes.

+ +

L'intensit du rayonnement diminue de moiti en 4 jours.

+ +

Cette loi de dsactivation est absolument invariable, quelles que soient +les conditions de l'exprience (dimensions de l'enceinte, nature des +parois, nature du gaz dans l'enceinte, dure de l'activation, etc.). La +loi de dsactivation reste la mme, quelle que soit la temprature entre +- 180 et + 450. Cette loi de dsactivation est donc tout fait +caractristique et pourrait servir dfinir un talon de temps +absolument indpendant.

+ +

Dans ces expriences, c'est l'nergie radioactive accumule dans le gaz +qui entretient l'activit des parois. Si, en effet, on supprime le gaz +en faisant le vide dans l'enceinte, on constate que les parois se +dsactivent ensuite suivant le mode rapide de dsactivation, l'intensit +du rayonnement diminuant de moiti en 28 minutes. Ce mme rsultat est +obtenu en substituant dans l'enceinte de l'air ordinaire l'air activ.

+ +

La loi de dsactivation avec baisse de moiti en 4 jours est donc +caractristique de la disparition de l'nergie radioactive accumule +dans le gaz. Si l'on se sert de l'expression adopte par M. Rutherford, +on peut dire que 119 l'manation du radium disparat spontanment en +fonction du temps avec baisse de moiti en 4 jours.

+ +

L'manation du thorium est d'une autre nature et disparat beaucoup plus +rapidement. Le pouvoir d'activation diminue de moiti en 1 minute 10 +secondes environ.

+ +

L'manation de l'actinium disparat encore plus rapidement; la baisse de +moiti a lieu en quelques secondes.

+ +

MM. Elster et Geitel ont montr qu'il existe toujours dans l'air +atmosphrique, en trs faible proportion, une manation radioactive +analogue celles mises par les corps radioactifs. Des fils mtalliques +tendus dans l'air et maintenus un potentiel ngatif s'activent sous +l'influence de cette manation. L'air que l'on aspire au moyen d'un tube +enfonc dans le sol est particulirement charg d'manation[104]. +L'origine de cette manation est encore inconnue.

+ +

L'air extrait de certaines eaux minrales contient de l'manation tandis +que l'air contenu dans l'eau de la mer et des rivires en est peu prs +exempt.

+ +

Nature des manations.—Suivant M. Rutherford l'manation d'un corps +radioactif est un gaz matriel radioactif qui s'chappe de ce corps. En +effet, bien des points de vue, l'manation du radium se comporte comme +un gaz ordinaire.

+ +

Quand on met en communication deux rservoirs en verre dont l'un +contient de l'manation tandis que l'autre n'en contient pas, +l'manation passe en se diffusant dans le deuxime rservoir, et quand +l'quilibre est tabli, on constate que l'manation s'est partage entre +les deux rservoirs comme le ferait un gaz ordinaire: si les deux +rservoirs sont la mme temprature, l'manation se partage entre eux +dans le rapport de leurs volumes; s'ils sont 120 des tempratures +diffrentes, elle se partage entre eux comme un gaz parfait obissant +aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac. Pour tablir ce rsultat il +suffit de mesurer le rayonnement du premier rservoir avant et aprs le +partage; ce rayonnement est proportionnel la quantit d'manation +contenue dans le rservoir. Mais, comme la diffusion de l'manation +demande un certain temps jusqu' ce que l'quilibre soit tabli, il est +ncessaire, pour l'exactitude du calcul relatif l'exprience, de tenir +compte de la destruction spontane de l'manation avec le temps[105].

+ +

L'manation du radium se diffuse le long d'un tube troit suivant les +lois de la diffusion des gaz, et son coefficient de diffusion est +comparable celui de l'acide carbonique[106].

+ +

MM. Rutherford et Soddy ont montr que les manations du radium et du +thorium se condensent la temprature de l'air liquide, comme le +feraient des gaz qui seraient liqufiables cette temprature. Un +courant d'air charg d'manation perd ses proprits radioactives en +traversant un serpentin qui plonge dans l'air liquide; l'manation reste +condense dans le serpentin, et elle se retrouve l'tat gazeux quand +on rchauffe celui-ci. L'manation du radium se condense - 150, celle +du thorium une temprature comprise entre - 100 et - 150[107]. On peut +faire l'exprience suivante: deux rservoirs de verre ferms, l'un +grand, l'autre petit, communiquent ensemble par un tube court muni d'un +robinet; ils sont remplis de gaz activ par le radium et sont par suite +tous les deux lumineux. On plonge le petit rservoir dans l'air liquide, +toute l'manation s'y condense; au bout d'un certain 121 temps on +spare les deux rservoirs l'un de l'autre en fermant le robinet, et +l'on retire ensuite le petit rservoir de l'air liquide. On constate que +c'est le petit rservoir qui contient toute l'activit. Pour s'en +assurer il suffit d'observer la phosphorescence du verre des deux +rservoirs. Le grand rservoir n'est plus lumineux, tandis que le petit +est plus lumineux qu'au dbut de l'exprience. L'exprience est +particulirement brillante si l'on a eu soin d'enduire les parois des +deux rservoirs de sulfure de zinc phosphorescent.

+ +

Toutefois, si l'manation du radium est tout fait comparable un gaz +liqufiable, la temprature de condensation par refroidissement devrait +tre fonction de la quantit d'manation contenue dans un certain volume +d'air; ce qui n'a pas t signal.

+ +

On doit aussi faire remarquer que l'manation passe avec une grande +facilit travers les trous ou les fissures les plus tnues des corps +solides, dans des conditions o les gaz matriels ordinaires ne peuvent +circuler qu'avec une lenteur extrme.

+ +

Enfin, l'manation du radium se distingue d'un gaz matriel ordinaire en +ce qu'elle se dtruit spontanment quand elle est enferme en tube de +verre scell; tout au moins observe-t-on, dans ces conditions, la +disparition de la proprit radioactive. Cette proprit radioactive est +d'ailleurs encore actuellement la seule qui caractrise l'manation +notre connaissance, car jusqu' prsent on n'a encore tabli avec +certitude ni l'existence d'un spectre caractristique de l'manation, ni +une pression due l'manation.

+ +

Toutefois tout rcemment MM. Ramsay et Soddy ont observ, dans le +spectre des gaz extraits du radium, des raies nouvelles qui pourraient, + leur avis, appartenir l'manation du radium. Ils ont aussi constat +que les gaz extraits du radium contiennent de l'hlium, et que ce +dernier 122 gaz se forme spontanment en prsence de l'manation du +radium[108]. Si ces rsultats, dont l'importance est considrable, se +confirment, on pourra tre amen considrer l'manation comme un gaz +matriel instable, et l'hlium serait peut-tre un des produits de la +dsagrgation de ce gaz.

+ +

Les manations du radium et du thorium ne semblent pas tre altres par +divers agents chimiques trs nergiques, et pour cette raison MM. +Rutherford et Soddy les assimilent des gaz de la famille de +l'argon[109].

+ +

Variation d'activit des liquides activs et des solutions +radifres.—Un liquide quelconque devient radioactif lorsqu'il est +plac dans un vase dans une enceinte activante. Si l'on retire le +liquide de l'enceinte et qu'on le laisse l'air libre, il se dsactive +rapidement en transmettant son activit aux gaz et aux corps solides qui +l'entourent. Si l'on enferme un liquide activ dans un flacon ferm, il +se dsactive bien plus lentement et l'activit baisse alors de moiti en +4 jours, comme cela arriverait pour un gaz activ enferm dans un vase +clos. On peut expliquer ce fait en admettant que l'nergie radioactive +est emmagasine dans les liquides sous une forme identique celle sous +laquelle elle est emmagasine dans un gaz (sous forme d'manation).

+ +

Une dissolution d'un sel radifre se comporte en partie d'une faon +analogue. Tout d'abord, il est fort remarquable que la solution d'un sel +de radium, qui est place depuis quelque temps dans une enceinte close, +n'est pas plus active que de l'eau pure place dans un vase contenu dans +la mme enceinte, lorsque l'quilibre d'activit s'est tabli. Si l'on +retire de l'enceinte la solution radifre et 123 qu'on la laisse +l'air dans un vase largement ouvert, l'activit se rpand dans l'espace, +et la solution devient peu prs inactive, bien qu'elle contienne +toujours le radium. Si alors on enferme cette solution dsactive dans +un flacon ferm, elle reprend peu peu, en une quinzaine de jours, une +activit limite qui peut tre considrable. Au contraire, un liquide +activ qui ne renferme pas de radium et qui a t dsactiv l'air +libre, ne reprend pas son activit quand on le met dans un flacon ferm.

+ +

Thorie de la radioactivit.—Voici, d'aprs MM. Curie et Debierne, +une thorie trs gnrale qui permet de coordonner les rsultats de +l'tude de la radioactivit induite, rsultats que je viens d'exposer et +qui constituent des faits indpendants de toute hypothse[110].

+ +

On peut admettre que chaque atome de radium fonctionne comme une source +continue et constante d'nergie, sans qu'il soit, d'ailleurs, ncessaire +de prciser d'o vient cette nergie. L'nergie radioactive qui +s'accumule dans le radium tend se dissiper de deux faons diffrentes: +1 par rayonnement (rayons chargs et non chargs d'lectricit); 2 +par conduction, c'est--dire par transmission de proche en proche aux +corps environnants, par l'intermdiaire des gaz et des liquides +(dgagement d'manation et transformation en radioactivit induite).

+ +

La perte d'nergie radioactive, tant par rayonnement que par conduction, +crot avec la quantit d'nergie accumule dans le corps radioactif. Un +quilibre de rgime doit s'tablir ncessairement quand, la double +perte, dont je viens de parler, compense l'apport continu fait par le +radium. Cette manire de voir est analogue celle qui est en usage dans +les phnomnes calorifiques. Si, dans 124 l'intrieur d'un corps, il se +fait, pour une raison quelconque, un dgagement continu et constant de +chaleur, la chaleur s'accumule dans le corps, et la temprature s'lve, +jusqu' ce que la perte de chaleur par rayonnement et par conduction +fasse quilibre l'apport continu de chaleur.

+ +

En gnral, sauf dans certaines conditions spciales, l'activit ne se +transmet pas de proche en proche travers les corps solides. Lorsqu'on +conserve une dissolution en tube scell, la perte par rayonnement +subsiste seule, et l'activit radiante de la dissolution prend une +valeur leve.

+ +

Si, au contraire, la dissolution se trouve dans un vase ouvert, la perte +d'activit de proche en proche, par conduction, devient considrable, +et, lorsque l'tat de rgime est atteint, l'activit radiante de la +dissolution est trs faible.

+ +

L'activit radiante d'un sel radifre solide, laiss l'air libre, ne +diminue pas sensiblement, parce que, la propagation de la radioactivit +par conduction ne se faisant pas travers les corps solides, c'est +seulement une couche superficielle trs mince qui produit la +radioactivit induite. On constate, en effet, que la dissolution du mme +sel produit des phnomnes de radioactivit induite beaucoup plus +intenses. Avec un sel solide l'nergie radioactive s'accumule dans le +sel et se dissipe surtout par rayonnement. Au contraire, lorsque le sel +est en dissolution dans l'eau depuis quelques jours, l'nergie +radioactive est rpartie entre l'eau et le sel, et si on les spare par +distillation, l'eau entrane une grande partie de l'activit, et le sel +solide est beaucoup moins actif (10 ou 15 fois) qu'avant dissolution. +Ensuite le sel solide reprend peu peu son activit primitive.

+ +

On peut chercher prciser encore davantage la thorie qui prcde, en +imaginant que la radioactivit du radium 125 lui-mme se produit au +moins en grande partie par l'intermdiaire de l'nergie radioactive +mise sous forme d'manation.

+ +

On peut admettre que chaque atome de radium est une source continue et +constante d'manation. En mme temps que cette forme d'nergie se +produit, elle prouve progressivement une transformation en nergie +radioactive de rayonnement Becquerel; la vitesse de cette transformation +est proportionnelle la quantit d'manation accumule.

+ +

Quand une solution radifre est enferme dans une enceinte, l'manation +peut se rpandre dans l'enceinte et sur les parois. C'est donc l +qu'elle est transforme en rayonnement, tandis que la solution n'met +que peu de rayons Becquerel,—le rayonnement est, en quelque sorte, +extrioris. Au contraire, dans le radium solide, l'manation, ne +pouvant s'chapper facilement, s'accumule et se transforme sur place en +rayonnement Becquerel; ce rayonnement atteint donc une valeur +leve[111].

+ +

Si cette thorie de la radioactivit tait gnrale, il faudrait +admettre que tous les corps radioactifs mettent de l'manation. Or, +cette mission a t constate pour le radium, le thorium et l'actinium; +ce dernier corps en met normment mme l'tat solide. L'uranium et +le polonium ne semblent pas mettre d'manation, bien qu'ils mettent +des rayons Becquerel. Ces corps ne produisent pas la radioactivit +induite en vase clos comme les corps radioactifs cits prcdemment. Ce +fait n'est pas en contradiction absolue avec la thorie qui prcde. Si, +en effet, l'uranium et le polonium mettaient des manations qui se +dtruisent avec une trs grande rapidit, il serait trs difficile +d'observer l'entranement de ces manations 126 par l'air et les effets +de radioactivit induite produits par elles sur les corps voisins. Une +telle hypothse n'est nullement invraisemblable, puisque les temps +pendant lesquels les quantits d'manation du radium et du thorium +diminuent de moiti sont entre eux comme 5000 est 1. On verra +d'ailleurs que dans certaines conditions l'uranium peut provoquer la +radioactivit induite.

+ +

Autre forme de la radioactivit induite.—D'aprs la loi de +dsactivation l'air libre des corps solides activs par le radium, +l'activit radiante au bout d'une journe est peu prs insensible.

+ +

Certains corps cependant font exception: tels sont le cellulod, la +paraffine, le caoutchouc, etc. Quand ces corps ont t activs assez +longtemps, ils se dsactivent plus lentement que ne le veut la loi, et +il faut souvent quinze ou vingt jours pour que l'activit devienne +insensible. Il semble que ces corps aient la proprit de s'imprgner de +l'nergie radioactive sous forme d'manation; ils la perdent ensuite peu + peu en produisant la radioactivit induite dans leur voisinage.

+ +

Radioactivit induite volution lente.—On observe encore une tout +autre forme de radioactivit induite, qui semble se produire sur tous +les corps, quand ils ont sjourn pendant des mois dans une enceinte +activante. Quand ces corps sont retirs de l'enceinte, leur activit +diminue d'abord jusqu' une valeur trs faible suivant la loi ordinaire +(diminution de moiti en une demi-heure); mais, quand l'activit est +tombe 1/20000 environ de la valeur initiale, elle ne diminue plus ou +du moins elle volue avec une lenteur extrme, quelquefois mme elle va +en augmentant. Nous avons des lames de cuivre, d'aluminium, de verre qui +conservent ainsi une activit rsiduelle depuis plus de six mois.

+ +

127

+ +

Ces phnomnes d'activit induite semblent tre d'une tout autre nature +que ceux ordinaires, et ils offrent une volution beaucoup plus lente.

+ +

Un temps considrable est ncessaire aussi bien pour la production que +pour la disparition de cette forme de radioactivit induite.

+ +

Radioactivit induite sur des substances qui sjournent en dissolution +avec le radium.—Quand on traite un minerai radioactif contenant du +radium, pour en extraire ce corps, et tant que le travail n'est pas +avanc, on ralise des sparations chimiques, aprs lesquelles la +radioactivit se trouve entirement avec l'un des produits de la +raction, l'autre produit tant entirement inactif. On spare ainsi +d'un ct des produits radiants qui peuvent tre plusieurs centaines de +fois plus actifs que l'uranium, de l'autre ct du cuivre, de +l'antimoine, de l'arsenic, etc., absolument inactifs. Certains autres +corps (le fer, le plomb) n'taient jamais spars l'tat compltement +inactif. A mesure que les corps radiants se concentrent, il n'en est +plus de mme; aucune sparation chimique ne fournit plus de produits +absolument inactifs; toutes les portions rsultant d'une sparation sont +toujours actives des degrs variables.

+ +

Aprs la dcouverte de la radioactivit induite, M. Giesel essaya le +premier d'activer le bismuth inactif ordinaire en le maintenant en +solution avec du radium trs actif. Il obtint ainsi du bismuth +radioactif[112], et il en conclut que le polonium extrait de la +pechblende tait probablement du bismuth activ par le voisinage du +radium contenu dans la pechblende.

+ +

J'ai galement prpar du bismuth activ en maintenant le bismuth en +dissolution avec un sel radifre trs actif.

+ +

128

+ +

Les difficults de cette exprience consistent dans les soins extrmes +qu'il faut prendre pour liminer le radium de la dissolution. Si l'on +songe la quantit infinitsimale de radium qui suffit pour produire +dans un gramme de matire une radioactivit trs notable, on ne croit +jamais avoir assez lav et purifi le produit activ. Or, chaque +purification entrane une baisse d'activit du produit activ, soit que +rellement on en retire des traces de radium, soit que la radioactivit +induite dans ces conditions ne rsiste pas aux transformations +chimiques.

+ +

Les rsultats que j'obtiens semblent cependant tablir avec certitude +que l'activation se produit et persiste aprs que l'on a spar le +radium. C'est ainsi qu'en fractionnant le nitrate de mon bismuth activ +par prcipitation de la solution azotique par l'eau, je trouve que, +aprs purification trs soigneuse, il se fractionne comme le polonium, +la partie la plus active tant prcipite en premier.

+ +

Si la purification est insuffisante, c'est le contraire qui se produit, +indiquant que des traces de radium se trouvaient encore avec le bismuth +activ. J'ai obtenu ainsi du bismuth activ pour lequel le sens du +fractionnement indiquait une grande puret et qui tait 2000 fois plus +actif que l'uranium. Ce bismuth diminue d'activit avec le temps. Mais +une autre partie du mme produit, prpare avec les mmes prcautions et +se fractionnant dans le mme sens, conserve son activit sans diminution +sensible depuis un temps qui est actuellement de trois ans environ.

+ +

Cette activit est 150 fois plus grande que celle de l'uranium.

+ +

J'ai activ galement du plomb et de l'argent en les laissant en +dissolution avec le radium. Le plus souvent la radioactivit induite +ainsi obtenue ne diminue gure avec le temps, mais elle ne rsiste +gnralement pas plusieurs transformations chimiques successives du +corps activ.

+ +

129

+ +

M. Debierne[113] a activ du baryum en le laissant en solution avec +l'actinium. Ce baryum activ reste actif aprs diverses transformations +chimiques, son activit est donc une proprit atomique assez stable. Le +chlorure de baryum activ se fractionne comme le chlorure de baryum +radifre, les parties les plus actives tant les moins solubles dans +l'eau et l'acide chlorhydrique tendu. Le chlorure sec est spontanment +lumineux; son rayonnement Becquerel est analogue celui du chlorure de +baryum radifre. M. Debierne a obtenu du chlorure de baryum activ 1000 +fois plus actif que l'uranium. Ce baryum n'avait cependant pas acquis +tous les caractres du radium, car il ne montrait au spectroscope aucune +des raies les plus fortes du radium. De plus son activit diminua avec +le temps, et au bout de trois semaines elle tait devenue trois fois +plus faible qu'au dbut.

+ +

Il y a toute une tude faire sur l'activation des substances en +dissolution avec les corps radioactifs. Il semble que, suivant les +conditions de l'exprience, on puisse obtenir des formes de +radioactivit induite atomique plus ou moins stables. La radioactivit +induite dans ces conditions est peut-tre la mme que la forme +volution lente que l'on obtient par activation prolonge distance +dans une enceinte activante. Il y a lieu de se demander jusqu' quel +degr la radioactivit induite atomique affecte la nature chimique de +l'atome, et si elle peut modifier les proprits chimiques de celui-ci, +soit d'une faon passagre, soit d'une faon stable.

+ +

L'tude chimique des corps activs distance est rendue difficile par +ce fait que l'activation est limite une couche superficielle trs +mince, et que, par suite, la proportion de matire qui a pu tre +atteinte par la transformation est extrmement faible.

+ +

130

+ +

La radioactivit induite peut aussi tre obtenue en laissant certaines +substances en dissolution avec l'uranium. L'exprience russit avec le +baryum. Si, comme l'a fait M. Debierne, on ajoute de l'acide sulfurique + une solution qui contient de l'uranium et du baryum, le sulfate de +baryum prcipit entrane de l'activit; en mme temps le sel d'uranium +perd une partie de la sienne. M. Becquerel a trouv qu'en rptant cette +opration plusieurs fois, on obtient de l'uranium peine actif. On +pourrait croire, d'aprs cela, que dans cette opration on a russi +sparer de l'uranium un corps radioactif diffrent de ce mtal, et dont +la prsence produisait la radioactivit de l'uranium. Cependant il n'en +est rien, car au bout de quelques mois l'uranium reprend son activit +primitive; au contraire, le sulfate de baryum prcipit perd celle qu'il +avait acquise.

+ +

Un phnomne analogue se produit avec le thorium. M. Rutherford +prcipite une solution de sel de thorium par l'ammoniaque; il spare la +solution et l'vapore sec. Il obtient ainsi un petit rsidu trs +actif, et le thorium prcipit se montre moins actif qu'auparavant. Ce +rsidu actif, auquel M. Rutherford donne le nom de thorium x, +perd son activit avec le temps, tandis que le thorium reprend +son activit primitive[114].

+ +

Il semble qu'en ce qui concerne la radioactivit induite en dissolution, +les divers corps ne se comportent pas tous de la mme faon, et que +certains d'entre eux sont bien plus susceptibles de s'activer que les +autres.

+ +

Dissmination des poussires radioactives et radioactivit induite du +laboratoire.—Lorsqu'on fait des tudes sur les substances fortement +radioactives, il faut prendre des prcautions particulires si l'on veut +pouvoir continuer faire des mesures dlicates. Les divers objets 131 +employs dans le laboratoire de chimie, et ceux qui servent pour les +expriences de physique, ne tardent pas tre tous radioactifs et +agir sur les plaques photographiques au travers du papier noir. Les +poussires, l'air de la pice, les vtements sont radioactifs. L'air de +la pice est conducteur. Dans le laboratoire, o nous travaillons, le +mal est arriv l'tat aigu, et nous ne pouvons plus avoir un appareil +bien isol.

+ +

Il y a donc lieu de prendre des prcautions particulires pour viter +autant que possible la dissmination des poussires actives, et pour +viter aussi les phnomnes d'activit induite.

+ +

Les objets employs en chimie ne doivent jamais tre emports dans la +salle d'tudes physiques, et il faut autant que possible viter de +laisser sjourner inutilement dans cette salle les substances actives. +Avant de commencer ces tudes nous avions coutume, dans les travaux +d'lectricit statique, d'tablir la communication entre les divers +appareils par des fils mtalliques isols protgs par des cylindres +mtalliques en relation avec le sol, qui prservaient les fils contre +toute influence lectrique extrieure. Dans les tudes sur les corps +radioactifs, cette disposition est absolument dfectueuse; l'air tant +conducteur, l'isolement entre le fil et le cylindre est mauvais, et la +force lectromotrice de contact invitable entre le fil et le cylindre +tend produire un courant travers l'air et faire dvier +l'lectromtre. Nous mettons maintenant tous les fils de communication +l'abri de l'air en les plaant, par exemple, au milieu de cylindres +remplis de paraffine ou d'une autre matire isolante. Il y aurait aussi +avantage faire usage, dans ces tudes, d'lectromtres +rigoureusement clos.

+ +

Activation en dehors de l'action des substances radioactives.—Des +essais ont t faits en vue de produire 132 la radioactivit induite en +dehors de l'action des substances radioactives.

+ +

M. Villard[115] a soumis l'action des rayons cathodiques un morceau de +bismuth plac comme anticathode dans un tube de Crookes; ce bismuth a +t ainsi rendu actif, vrai dire, d'une faon extrmement faible, car +il fallait 8 jours de pose pour obtenir une impression photographique.

+ +

M. Mac Lennan expose divers sels l'action des rayons cathodiques et +les chauffe ensuite lgrement. Ces sels acquirent alors la proprit +de dcharger les corps chargs positivement[116].

+ +

Les tudes de ce genre offrent un grand intrt. Si, en se servant +d'agents physiques connus, il tait possible de crer dans des corps +primitivement inactifs une radioactivit notable, nous pourrions esprer +de trouver ainsi la cause de la radioactivit spontane de certaines +matires.

+ +

Variations d'activit des corps radioactifs. Effets de +dissolution.—Le polonium, comme je l'ai dit plus haut, diminue +d'activit avec le temps. Cette baisse est lente, elle ne semble pas se +faire avec la mme vitesse pour tous les chantillons. Un chantillon de +nitrate de bismuth polonium a perdu la moiti de son activit en 11 +mois et 95 pour 100 de son activit en 33 mois. D'autres chantillons +ont prouv des baisses analogues.

+ +

Un chantillon de bismuth polonium mtallique fut prpar avec un +sous-nitrate, lequel, aprs sa prparation, tait 100000 fois plus actif +que l'uranium. Ce mtal n'est plus maintenant qu'un corps moyennement +radioactif 2000 fois plus actif que l'uranium. Sa radioactivit est 133 +mesure de temps en temps. Pendant 6 mois ce mtal a perdu 67 pour 100 +de son activit.

+ +

La perte d'activit ne semble pas tre facilite par les ractions +chimiques. Dans des oprations chimiques rapides on ne constate +gnralement pas de perte considrable d'activit.

+ +

Contrairement ce qui se passe pour le polonium, les sels radifres +possdent une radioactivit permanente qui ne prsente pas de baisse +apprciable au bout de quelques annes.

+ +

Quand on vient de prparer un sel de radium l'tat solide, ce sel n'a +pas tout d'abord une activit constante. Son activit va en augmentant +partir de la prparation et atteint une valeur limite sensiblement +invariable au bout d'un mois environ. Le contraire a lieu pour la +solution. Quand on vient de la prparer, elle est d'abord trs active, +mais laisse l'air libre elle se dsactive rapidement, et prend +finalement une activit limite qui peut tre considrablement plus +faible que la valeur initiale. Ces variations d'activit ont t tout +d'abord observes par M. Giesel[117]. Elles s'expliquent fort bien en se +plaant au point de vue de l'manation. La diminution de l'activit de +la solution correspond la perte de l'manation qui s'chappe dans +l'espace; cette baisse est bien moindre si la dissolution est en tube +scell. Une solution dsactive l'air libre reprend une activit plus +grande quand on l'enferme en tube scell. La priode de l'accroissement +de l'activit du sel qui, aprs dissolution, vient d'tre ramen +l'tat solide, est celle pendant laquelle l'manation s'emmagasine +nouveau dans le radium solide.

+ +

Voici quelques expriences ce sujet:

+ +

Une solution de chlorure de baryum radifre laisse l'air libre +pendant 2 jours devient 300 fois moins active.

+ +

134

+ +

Une solution est enferme en vase clos; on ouvre le vase, on verse la +solution dans une cuve et l'on mesure l'activit:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Activit mesure immdiatement67
                         au bout de 2 heures20
                                        2 jours        0,25
+ +

Une solution de chlorure de baryum radifre qui est reste l'air libre +est enferme dans un tube de verre scell, et l'on mesure le rayonnement +de ce tube. On trouve les rsultats suivants:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Activit mesure immdiatement  27
                        aprs 2 jours  61
                               3 jours  70
                               4 jours  81
                               7 jours100
                             11 jours100
+ +

L'activit initiale d'un sel solide aprs sa prparation est d'autant +plus faible que le temps de dissolution a t plus long. Une plus forte +proportion de l'activit est alors transmise au dissolvant. Voici les +activits initiales obtenues avec un chlorure dont l'activit limite est +800 et que l'on maintenait en dissolution pendant un temps donn; puis +on schait le sel et l'on mesurait son activit immdiatement:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Activit limite800
Activit initiale aprs dissolution et dessiccation immdiate440
Activit initiale aprs que le sel est rest dissous 5 jours120
                                                                     18 jours130
                                                                     32 jours114
+ +

Dans cette exprience le sel dissous se trouvait dans un vase simplement +couvert d'un verre de montre.

+ +

J'ai fait avec le mme sel deux dissolutions que j'ai conserves en tube +scell pendant 13 mois; l'une de ces 135 dissolutions tait 8 fois plus +concentre que l'autre:

+ + + + + + + + + + + + + + + + +
Activit initiale du sel de la solution concentre aprs dessiccation200
Activit initiale du sel de la solution tendue aprs dessiccation100
+ +

La dsactivation du sel est donc d'autant plus grande que la proportion +du dissolvant est plus grande, l'nergie radioactive transmise au +liquide ayant alors un plus grand volume de liquide saturer et un plus +grand espace remplir. Les deux chantillons du mme sel, qui avaient +ainsi une activit initiale diffrente, ont d'ailleurs augment +d'activit avec une vitesse trs diffrente au dbut; au bout d'un jour +ils avaient la mme activit, et l'accroissement d'activit se continua +exactement de la mme faon pour tous les deux jusqu' la limite.

+ +

Quand la dissolution est tendue, la dsactivation du sel est trs +rapide; c'est ce que montrent les expriences suivantes: trois portions +gales d'un mme sel radifre sont dissoutes dans des quantits gales +d'eau. La premire dissolution a est laisse l'air libre pendant une +heure, puis sche. La deuxime dissolution b est traverse pendant +une heure par un courant d'air, puis sche. La troisime dissolution +c est laisse pendant 13 jours l'air libre, puis sche. Les +activits initiales des trois sels sont:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Pour la portion a145,2
                      b141,6
                      c102,6
+ +

L'activit limite du mme sel est environ 470. On voit donc qu'au bout +d'une heure la plus grande partie de l'effet tait produite. De plus, le +courant d'air qui a barbot pendant une heure dans la dissolution b +n'a produit que peu d'effet. La proportion du sel dans la dissolution +tait d'environ 0,5 pour 100.

+ +

136

+ +

L'nergie radioactive sous forme d'manation se propage difficilement du +radium solide dans l'air; elle prouve de mme une rsistance au passage +du radium solide dans un liquide. Quand on agite du sulfate radifre +avec de l'eau pendant une journe entire, son activit aprs celle +opration est sensiblement la mme que celle d'une portion du mme +sulfate laisse l'air libre.

+ +

En faisant le vide sur du sel radifre on retire toute l'manation +disponible. Toutefois la radioactivit d'un chlorure radifre sur lequel +nous avions fait le vide pendant 6 jours ne fut pas sensiblement +modifie par cette opration. Cette exprience montre que la +radioactivit du sel est due principalement l'nergie radioactive +utilise dans l'intrieur des grains, laquelle ne peut tre enleve en +faisant le vide.

+ +

La perte d'activit que le radium prouve quand on le fait passer par +l'tat dissous est relativement plus grande pour les rayons pntrants +que pour les rayons absorbables. Voici quelques exemples:

+ +

Un chlorure radifre, qui avait atteint son activit limite 470 est +dissous et reste en dissolution pendant une heure; on le sche ensuite +et l'on mesure sa radioactivit initiale par la mthode lectrique. On +trouve que le rayonnement initial total est gal la fraction 0,3 du +rayonnement total limite. Si l'on fait la mesure de l'intensit du +rayonnement en recouvrant la substance active d'un cran d'aluminium de +0mm,01 d'paisseur, on trouve que le rayonnement initial qui traverse +cet cran n'est que la fraction 0,17 du rayonnement limite traversant le +mme cran.

+ +

Quand le sel est rest en dissolution pendant 13 jours, on trouve pour +le rayonnement initial total la fraction 0,22 du rayonnement limite +total et pour le rayonnement qui traverse 0mm,01 d'aluminium la +fraction 0,13 du rayonnement limite.

+ +

137

+ +

Dans les deux cas le rapport du rayonnement initial aprs dissolution au +rayonnement limite est de 1,7 fois plus grand pour le rayonnement total +que pour le rayonnement qui traverse 0mm,01 d'aluminium.

+ +

Il faut d'ailleurs remarquer que, en schant le produit aprs +dissolution, on ne peut viter une priode de temps pendant laquelle le +produit se trouve un tat mal dfini, ni entirement solide, ni +entirement liquide. On ne peut non plus viter de chauffer le produit +pour enlever l'eau rapidement.

+ +

Pour ces deux raisons il n'est gure possible de dterminer la vraie +activit initiale du produit qui passe de l'tat dissous l'tat +solide. Dans les expriences qui viennent d'tre cites des quantits +gales de substances radiantes taient dissoutes dans la mme quantit +d'eau, et ensuite les dissolutions taient vapores sec dans des +conditions aussi identiques que possible et sans chauffer au-dessus de +120 ou 130.

+ +
+

Fig. 13.

+ + + +
+ +

J'ai tudi la loi suivant laquelle augmente l'activit d'un sel +radifre solide, partir du moment o ce sel est sch aprs +dissolution, jusqu'au moment o il 138 atteint son activit limite. +Dans les Tableaux qui suivent j'indique l'intensit du rayonnement I en +fonction du temps, l'intensit limite tant suppose gale 100, et le +temps tant compt partir du moment o le produit a t sch. Le +Tableau I (fig. 13, courbe I) est relatif au rayonnement total. Le +Tableau II (fig. 13, courbe II) est relatif seulement aux rayons +pntrants (rayons qui ont travers 3cm d'air et 0mm,01 +d'aluminium).

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Tableau I.Tableau II.
Temps.I.Temps.I.
0        210        1,3
1 jour  251 jour19
3       443     43
5       606     60
10      7815    70
19      9323    86
33    10046    94
67    100  
+ +

J'ai fait plusieurs autres sries de mesures du mme genre, mais elle ne +sont pas absolument en accord les unes avec les autres, bien que le +caractre gnral des courbes obtenues reste le mme. Il est difficile +d'obtenir des rsultats bien rguliers. On peut cependant remarquer que +la reprise d'activit met plus d'un mois se produire, et que les +rayons les plus pntrants sont ceux qui sont le plus profondment +atteints par l'effet de la dissolution.

+ +

L'intensit initiale du rayonnement qui peut traverser 3cm d'air et +0mm,01 d'aluminium n'est que 1 pour 100 de l'intensit limite, alors +que l'intensit initiale du rayonnement total est 21 pour 100 du +rayonnement total limite.

+ +

Un sel radifre, qui a t dissous et qui vient d'tre sch, possde le +mme pouvoir pour provoquer l'activit induite (et, par consquent, +laisse chapper au 139 dehors autant d'manation) qu'un chantillon du +mme sel qui, aprs avoir t prpar l'tat solide est rest dans cet +tat un temps suffisant pour atteindre la radioactivit limite. +L'activit radiante de ces deux produits est pourtant extrmement +diffrente; le premier est, par exemple, 5 fois moins actif que le +second.

+ +

Variations d'activit des sels de radium par la chauffe.—Quand on +chauffe un compos radifre, ce compos dgage de l'manation et perd de +l'activit. La perte d'activit est d'autant plus grande que la chauffe +est la fois plus intense et plus prolonge. C'est ainsi qu'en +chauffant un sel radifre pendant 1 heure 130 on lui fait perdre 10 +pour 100 de son rayonnement total: au contraire, une chauffe de 10 +minutes 400 ne produit pas d'effet sensible. Une chauffe au rouge de +quelques heures de dure dtruit 77 pour 100 du rayonnement total.

+ +

La perte d'activit par la chauffe est plus importante pour les rayons +pntrants que pour les rayons absorbables. C'est ainsi qu'une chauffe +de quelques heures de dure dtruit environ 77 pour 100 du rayonnement +total, mais la mme chauffe dtruit la presque totalit (99 pour 100) du +rayonnement qui est capable de traverser 3cm d'air et 0mm,1 +d'aluminium. En maintenant le chlorure de baryum radifre en fusion +pendant quelques heures (vers 800), on dtruit 98 pour 100 du +rayonnement capable de traverser 0mm,3 d'aluminium. On peut dire que +les rayons pntrants n'existent sensiblement pas aprs une chauffe +forte et prolonge.

+ +

Quand un sel radifre a perdu une partie de son activit par la chauffe, +cette baisse d'activit ne persiste pas: l'activit du sel se rgnre +spontanment la temprature ordinaire et tend vers une certaine valeur +limite. J'ai observ le fait fort curieux que cette limite est plus 140 +leve que l'activit limite du sel avant la chauffe, du moins en est-il +ainsi pour le chlorure. En voici des exemples: un chantillon de +chlorure de baryum radifre qui, aprs avoir t prpar l'tat +solide, a atteint depuis longtemps son activit limite, possde un +rayonnement total reprsent par le nombre 470, et un rayonnement +capable de traverser 0mm,01 d'aluminium, reprsent par le nombre +157. Cet chantillon est soumis une chauffe au rouge pendant quelques +heures. Deux mois aprs la chauffe, il atteint une activit limite avec +un rayonnement total gal 690, et un rayonnement travers 0mm,01 +d'aluminium gal 227. Le rayonnement total et le rayonnement qui +traverse l'aluminium sont donc augments respectivement dans le rapport +690/470 et 227/156. Ces deux rapports sont sensiblement gaux entre eux +et gaux 1,45.

+ +
+

Fig. 14.

+ + + +
+ +

Un chantillon de chlorure de baryum radifre qui, aprs avoir t +prpar l'tat solide, a atteint une activit limite gale 62, est +maintenu en fusion pendant quelques heures; puis le produit fondu est +pulvris. Ce 141 produit reprend une nouvelle activit limite gale +140, soit plus de 2 fois plus grande que celle qu'il pouvait atteindre, +quand il avait t prpar l'tat solide sans avoir t notablement +chauff pendant la dessiccation.

+ +

J'ai tudi la loi de l'augmentation de l'activit des composs +radifres aprs la chauffe. Voici, titre d'exemple, les rsultats de +deux sries de mesures. Les nombres des Tableaux I et II indiquent +l'intensit du rayonnement I en fonction du temps, l'intensit limite +tant suppose gale 100, et le temps tant compt partir de la fin +de la chauffe. Le Tableau I (fig. 14, courbe I) est relatif au +rayonnement total d'un chantillon de chlorure de baryum radifre. Le +Tableau II (fig. 3, courbe II) est relatif au rayonnement pntrant +d'un chantillon de sulfate de baryum radifre, car on mesurait +l'intensit du rayonnement qui traversait 3cm d'air et 0mm,01 +d'aluminium. Les deux produits ont subi une chauffe au rouge cerise +pendant 7 heures.

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Tableau I.Tableau II.
Temps.I.Temps.I.
 0  16,2  0    0,8
 0,6 jour  25,4  0,7 jour  13
 1       27,4  1       18
 2       38  1,9    26,4
 3       46,3  6       46,2
 4       5410       55,5
 6       67,514       64
10      8418       71,8
24      9527       81
57    10036       91
  50       95,5
57       99
84     100
+ +

J'ai fait encore plusieurs autres sries de dterminations, mais, de +mme que pour la reprise d'activit aprs 142 dissolution, les +rsultats des diverses sries ne sont pas bien concordants.

+ +

L'effet de la chauffe ne persiste pas quand on dissout la substance +radifre chauffe. De deux chantillons d'une mme substance radifre +d'activit 1800, l'un a t fortement chauff, et son activit a t +rduite par la chauffe 670. Les deux chantillons ayant t ce +moment dissous et laisss en dissolution pendant 20 heures, leurs +activits initiales l'tat solide ont t 460 pour le produit non +chauff et 420 pour celui chauff; il n'y avait donc pas de diffrence +considrable entre l'activit de ces deux produits. Mais, si les deux +produits ne restent pas en dissolution un temps suffisant, si, par +exemple, on les sche immdiatement aprs les avoir dissous, le produit +non chauff est beaucoup plus actif que le produit chauff; un certain +temps est ncessaire pour que l'tat de dissolution fasse disparatre +l'effet de la chauffe. Un produit d'activit 3200 a t chauff et +n'avait plus aprs la chauffe qu'une activit de 1030. Ce produit a t +dissous en mme temps qu'une portion du mme produit non chauffe, et +les deux portions ont t sches immdiatement. L'activit initiale +tait de 1450 pour le produit non chauff et de 760 pour celui chauff.

+ +

Pour les sels radifres solides, le pouvoir de provoquer la +radioactivit induite est fortement influenc par la chauffe. Pendant +que l'on chauffe les composs radifres, ils dgagent plus d'manation +qu' la temprature ordinaire; mais, quand ils sont ensuite ramens la +temprature ordinaire, non seulement leur radioactivit est bien +infrieure celle qu'ils avaient avant la chauffe, mais aussi leur +pouvoir activant est considrablement diminu. Pendant le temps qui suit +la chauffe, la radioactivit du produit va en augmentant et peut mme +dpasser la valeur primitive. Le pouvoir activant se rtablit aussi +partiellement; cependant, aprs une chauffe prolonge au rouge, 143 la +presque totalit du pouvoir activant se trouve supprime, sans tre +susceptible de reparatre spontanment avec le temps. On peut restituer +au sel radifre son pouvoir activant primitif en le dissolvant dans +l'eau et en le schant l'tuve une temprature de 120. Il semble +donc que la calcination ait pour effet de mettre le sel dans un tat +physique particulier, dans lequel l'manation se dgage bien plus +difficilement que cela n'a lieu pour le mme produit solide qui n'a pas +t chauff temprature leve, et il en rsulte tout naturellement +que le sel atteint une radioactivit limite plus leve que celle qu'il +avait avant la chauffe. Pour remettre le sel dans l'tat physique qu'il +avait avant la chauffe, il suffit de le dissoudre et de le scher, sans +le chauffer, au-dessus de 150.

+ +

Voici quelques exemples numriques ce sujet:

+ +

Je dsigne par a l'activit induite limite provoque en vase clos sur +une lame de cuivre par un chantillon de carbonate de baryum radifre +d'activit 1600.

+ +

Posons pour le produit non chauff:

+ +

a = 100.

+ +

On trouve:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
  1 jour aprs la chauffea =   3,3
  4            a =   7,1
10            a = 15
20            a = 15
37            a = 15
+ +

La radioactivit du produit avait diminu de 90 pour 100 par la chauffe, +mais, au bout d'un mois, elle avait dj repris la valeur primitive.

+ +

Voici une exprience du mme genre faite avec un chlorure de baryum +radifre d'activit 3000. Le pouvoir activant est dtermin de la mme +faon que dans l'exprience prcdente.

+ +

144

+ +

Pouvoir activant du produit non chauff:

+ +

a = 100.

+ +

Pouvoir activant du produit aprs une chauffe au rouge de trois heures:

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
  2 jours aprs chauffe   2,3
  5               7,0
11               8,2
18               8,2
Pouvoir activant du produit non chauff qui a t dissous, puis sch 150 92
Pouvoir activant du produit chauff qui a t dissous, puis sch 150 105
+ +

Interprtation thorique des causes des variations d'activit des sels +radifres, aprs dissolution et aprs chauffe.—Les faits qui viennent +d'tre exposs peuvent tre, en partie, expliqus par la thorie d'aprs +laquelle le radium produit l'nergie sous forme d'manation, cette +dernire se transformant ensuite en nergie de rayonnement. Quand on +dissout un sel de radium, l'manation qu'il produit se rpand au dehors +de la solution et provoque la radioactivit en dehors de la source dont +elle provient; lorsqu'on vapore la dissolution, le sel solide obtenu +est peu actif, car il ne contient que peu d'manation. Peu peu +l'manation s'accumule dans le sel, dont l'activit augmente jusqu' une +valeur limite, qui est obtenue quand la production d'manation par le +radium compense la perte qui se fait par dbit extrieur et par +transformation sur place en rayons de Becquerel.

+ +

Lorsqu'on chauffe un sel de radium, le dbit d'manation en dehors du +sel est fortement augment, et les phnomnes de radioactivit induite +sont plus intenses que quand le sel est la temprature ordinaire. Mais +quand le sel revient la temprature ordinaire, il est puis, comme +dans le cas o on l'avait dissous, il ne contient que peu 145 +d'manation, l'activit est devenue trs faible. Peu peu l'manation +s'accumule de nouveau dans le sel solide et le rayonnement va en +augmentant.

+ +

On peut admettre que le radium donne lieu un dbit constant +d'manation, dont une partie s'chappe l'extrieur, tandis que la +partie restante est transforme, dans le radium lui-mme, en rayons de +Becquerel. Lorsque le radium a t chauff au rouge, il perd la plus +grande partie de son pouvoir d'activation; autrement dit, le dbit +d'manation l'extrieur est diminu. Par suite, la proportion +d'manation utilise dans le radium lui-mme doit tre plus forte, et le +produit atteint une radioactivit limite plus leve.

+ +

On peut se proposer d'tablir thoriquement la loi de l'augmentation de +l'activit d'un sel radifre solide qui a t dissous ou qui a t +chauff. Nous admettrons que l'intensit du rayonnement du radium est, +chaque instant, proportionnelle la quantit d'manation q prsente +dans le radium. Nous savons que l'manation se dtruit spontanment +suivant une loi telle que l'on ait, chaque instant,

+ +

(1)     

+ +

q0 tant la quantit d'manation l'origine du temps, et θ +la constante de temps gale 4,97 105 sec.

+ +

Soit, d'autre part, Δ le dbit d'manation fourni par le +radium, quantit que je supposerai constante. Voyons ce qui se +passerait, s'il ne s'chappait pas d'manation dans l'espace ambiant. +L'manation produite serait alors entirement utilise dans le radium +pour y produire le rayonnement. On a d'ailleurs, d'aprs la formule (1),

+ +

+ +

et, par suite, l'tat d'quilibre, le radium contiendrait 146 une +certaine quantit d'manation Q telle que l'on ait

+ +

(2)     

+ +

et le rayonnement du radium serait alors proportionnel Q.

+ +

Supposons qu'on mette le radium dans des conditions o il perd de +l'manation au dehors; c'est ce que l'on peut obtenir en dissolvant le +compos radifre ou en le chauffant. L'quilibre sera troubl et +l'activit du radium diminuera. Mais aussitt que la cause de la perte +d'manation a t supprime (le corps est revenu l'tat solide, ou +bien on a cess de chauffer), l'manation s'accumule nouveau dans le +radium, et nous avons une priode, pendant laquelle le dbit Δ +l'emporte sur la vitesse de destruction q/θ. On a alors

+ +

+ +

d'o

+ +

+ +

(3)     

+ +

q0 tant la quantit d'manation prsente dans le radium au temps t = 0.

+ +

D'aprs la formule (3) l'excs de la quantit d'manation Q que le +radium contient l'tat d'quilibre sur la quantit q qu'il contient + un moment donn, dcrot en fonction du temps suivant une loi +exponentielle qui est la loi mme de la disparition spontane de +l'manation. Le rayonnement du radium tant d'ailleurs proportionnel +la quantit d'manation, l'excs de l'intensit du rayonnement limite +sur l'intensit actuelle doit dcrotre en 147 fonction du temps +suivant cette mme loi; cet excs doit donc diminuer de moiti en 4 +jours environ.

+ +

La thorie qui prcde est incomplte, puisqu'on a nglig la perte +d'manation par dbit l'extrieur. Il est, d'ailleurs, difficile de +savoir comment celle-ci intervient en fonction du temps. En comparant +les rsultats de l'exprience ceux de cette thorie incomplte, on ne +trouve pas un accord satisfaisant; on retire cependant la conviction que +la thorie en question contient une part de vrit. La loi d'aprs +laquelle l'excs de l'activit limite sur l'activit actuelle diminue de +moiti en 4 jours reprsente, avec une certaine approximation, la marche +de la reprise d'activit aprs chauffe pendant une dizaine de jours. +Dans le cas de la reprise d'activit aprs dissolution cette mme loi +semble convenir peu prs pendant une certaine priode de temps, qui +commence deux ou trois jours aprs la dessiccation du produit et se +poursuit pendant 10 15 jours. Les phnomnes sont d'ailleurs +complexes; la thorie indique n'explique pas pourquoi les rayons +pntrants sont supprims en plus forte proportion que les rayons +absorbables.

+ +

NATURE ET CAUSE DES PHNOMNES DE RADIOACTIVIT.

+ +

Ds le dbut des recherches sur les corps radioactifs, et alors que les +proprits de ces corps taient encore peine connues, la spontanit +de leur rayonnement s'est pose comme un problme, ayant pour les +physiciens le plus grand intrt. Aujourd'hui, nous sommes plus avancs +au point de vue de la connaissance des corps radioactifs, et nous savons +isoler un corps radioactif d'une trs grande puissance, le radium. +L'utilisation des proprits remarquables du radium a permis de faire +une tude approfondie des rayons mis par les corps radioactifs; 148 +les divers groupes de rayons qui ont t tudis jusqu'ici prsentent +des analogies avec les groupes de rayons qui existent dans les tubes de +Crookes: rayons cathodiques, rayons Rntgen, rayons canaux. Ce sont +encore les mmes groupes de rayons que l'on retrouve dans le rayonnement +secondaire produit par les rayons Rntgen[118], et dans le rayonnement +des corps qui ont acquis la radioactivit induite.

+ +

Mais si la nature du rayonnement est actuellement mieux connue, la cause +de la radioactivit spontane reste mystrieuse et ce phnomne est +toujours pour nous une nigme et un sujet d'tonnement profond.

+ +

Les corps spontanment radioactifs, en premier lieu le radium, +constituent des sources d'nergie. Le dbit d'nergie auquel ils donnent +lieu nous est rvl par le rayonnement de Becquerel, par les effets +chimiques et lumineux et par le dgagement continu de chaleur.

+ +

On s'est souvent demand si l'nergie est cre dans les corps +radioactifs eux-mmes ou bien si elle est emprunte par ces corps des +sources extrieures. Aucune des nombreuses hypothses, qui rsultent de +ces deux manires de voir, n'a encore reu de confirmation +exprimentale.

+ +

On peut supposer que l'nergie radioactive a t emmagasine +antrieurement et qu'elle s'puise peu peu comme cela arrive pour une +phosphorescence de trs longue dure. On peut imaginer que le dgagement +d'nergie radioactive correspond une transformation de la nature mme +de l'atome du corps radiant qui serait en voie d'volution; le fait que +le radium dgage de la chaleur d'une manire continue plaide en faveur +de cette hypothse. On peut supposer que la transformation est 149 +accompagne d'une perte de poids et d'une mission de particules +matrielles qui constitue le rayonnement. La source d'nergie peut +encore tre cherche dans l'nergie de gravitation. Enfin, on peut +imaginer que l'espace est constamment travers par des rayonnements +encore inconnus qui sont arrts leur passage au travers des corps +radioactifs et transforms en nergie radioactive.

+ +

Bien des raisons sont invoquer pour et contre ces diverses manires de +voir, et le plus souvent les essais de vrification exprimentale des +consquences de ces hypothses ont donn des rsultats ngatifs. +L'nergie radioactive de l'uranium et du radium ne semble pas jusqu'ici +s'puiser ni mme prouver une variation apprciable avec le temps. +Demaray a examin au spectroscope un chantillon de chlorure de radium +pur 5 mois d'intervalle; il n'a observ aucun changement dans le +spectre au bout de ces 5 mois. La raie principale du baryum qui se +voyait dans le spectre et indiquait la prsence du baryum l'tat de +trace, ne s'tait pas renforce pendant l'intervalle de temps considr; +le radium ne s'tait donc pas transform en baryum d'une manire +sensible.

+ +

Les variations de poids signales par M. Heydweiller pour les composs +du radium[119] ne peuvent pas encore tre considres comme un fait +tabli.

+ +

MM. Elster et Geitel ont trouv que la radioactivit de l'uranium n'est +pas change au fond d'un puits de mine de 850m de profondeur; une +couche de terre de cette paisseur ne modifierait donc pas le +rayonnement primaire hypothtique qui provoquerait la radioactivit de +l'uranium.

+ +

Nous avons mesur la radioactivit de l'uranium midi et minuit, +pensant que si le rayonnement primaire hypothtique 150 avait sa source +dans le soleil, il pourrait tre en partie absorb en traversant la +terre. L'exprience n'a donn aucune diffrence pour les deux mesures.

+ +

Les recherches les plus rcentes sont favorables l'hypothse d'une +transformation atomique du radium. Cette hypothse a t mise ds le +dbut des recherches sur la radioactivit[120]; elle a t franchement +adopte par M. Rutherford qui a admis que l'manation du radium est un +gaz matriel qui est un des produits de la dsagrgation de l'atome du +radium[121]. Les expriences rcentes de MM. Ramsay et Soddy tendent +prouver que l'manation est un gaz instable qui se dtruit en donnant +lieu une production d'hlium. D'autre part, le dbit continu de +chaleur fourni par le radium ne saurait s'expliquer par une raction +chimique ordinaire, mais pourrait peut-tre avoir son origine dans une +transformation de l'atome.

+ +

Rappelons enfin que les substances radioactives nouvelles se trouvent +toujours dans les minerais d'urane; nous avons vainement cherch du +radium dans le baryum du commerce (voir page 46). La prsence du +radium semble donc lie celle de l'uranium. Les minerais d'urane +contiennent d'ailleurs de l'argon et de l'hlium, et cette concidence +n'est probablement pas non plus due au hasard. La prsence simultane de +ces divers corps dans les mmes minerais fait songer que la prsence des +uns est peut-tre ncessaire pour la formation des autres.

+ +

Il est toutefois ncessaire de remarquer que les faits qui viennent +l'appui de l'ide d'une transformation atomique du radium peuvent aussi +recevoir une interprtation diffrente. Au lieu d'admettre que l'atome +de radium se transforme, on pourrait admettre que cet atome est lui-mme +stable, mais qu'il agit sur le milieu qui l'entoure 151 (atomes +matriels voisins ou ther du vide) de manire donner lieu des +transformations atomiques. Cette hypothse conduit tout aussi bien +admettre la possibilit de la transformation des lments, mais le +radium lui-mme ne serait plus alors un lment en voie de destruction.

+ +

FIN.

+ +
+ +

TABLE DES MATIRES

+ +
+ +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Pages

Introduction

1

Historique

3
I.—Radioactivit de l'uranium et du thorium.
Minraux radioactifs.

Rayons de Becquerel

6

Mesure de l'intensit du rayonnement

8

Radioactivit des composs d'uranium et de thorium

14

La radioactivit atomique est-elle un phnomne gnral?

17

Minraux radioactifs

19
II.—Les nouvelles substances radioactives.

Mthode de recherches

22

Polonium, radium, actinium

22

Spectre du radium

25

Extraction des substances radioactives nouvelles

27

Polonium

31

Prparation du chlorure de radium pur

34

Dtermination du poids atomique du radium

40

Caractres des sels de radium

45

Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire

46
III.—Rayonnement des nouvelles substances radioactives.

Procds d'tude du rayonnement

47

Energie du rayonnement

48

Nature complexe du rayonnement

49

Action du champ magntique

51

Rayons dviables β

56

Charge des rayons dviables β

57

Action du champ lectrique sur les rayons β du radium

62

Rapport de la charge la masse pour une particule charge ngativement, + mise par le radium

63

Action du champ magntique sur les rayons α

66

Action du champ magntique sur les rayons des autres substances + radioactives

68

Proportion des rayons dviables β dans le rayonnement du radium

68

Pouvoir pntrant du rayonnement des corps radioactifs

73

Action ionisante des rayons du radium sur les liquides isolants

90

Divers effets et applications de l'action ionisante des rayons mis + par les substances radioactives

93

Effets de fluorescence, effets lumineux

95

Dgagement de chaleur par les sels de radium

98

Effets chimiques produits par les nouvelles substances radioactives. + Colorations

102

Dgagement de gaz en prsence des sels de radium

104

Production de thermoluminescence

105

Radiographies

106

Effets physiologiques

107

Action de la temprature sur le rayonnement

109
IV.—La radioactivit induite.

Communication de la radioactivit des substances primitivement inactives

111

Activation en enceinte ferme

113

Rle des gaz dans les phnomnes de radioactivit induite. Emanation

115

Dsactivation l'air libre des corps solides activs

116

Dsactivation en enceinte close. Vitesse de destruction de l'manation

117

Nature des manations

119

Variations d'activit des liquides activs et des solutions radifres

122

Thorie de la radioactivit

123

Autre forme de la radioactivit induite

126

Radioactivit induite volution lente

126

Radioactivit induite sur des substances qui sjournent en dissolution avec le radium

127

Dissmination des poussires radioactives et radioactivit induite du laboratoire

130

Activation en dehors de l'action des substances radioactives

131

Variations d'activit des corps radioactifs. Effets de dissolution

155

Variations d'activit des sels de radium par la chauffe

139

Interprtation thorique des causes de variation d'activit des sels radifres aprs dissolution et aprs chauffe

144

Nature et cause des phnomnes de radioactivit

147
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FIN DE LA TABLE DES MATIRES.

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PARIS.—IMPRIMERIE GAUTHIER-VILLARS,
+35119    Quai des Grands-Augustins, 55.

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LIBRAIRIE GAUTHIER-VILLARS

+ QUAI DES GRANDS-AUGUSTINS, 55, A PARIS (6e).
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BLONDLOT (R.), Correspondant de l'Institut, Professeur l'Universit + de Nancy.—Rayons N. Recueil des Communications faites l'Acadmie + des Sciences, avec des Notes complmentaires et une Instruction pour + la construction des crans phosphorescents. In-16 (19 12) de VI-75 + pages, avec 3 figures, 2 planches et un cran phosphorescent; 1904

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BERTHELOT (M.), Snateur, Secrtaire perptuel de l'Acadmie des + Sciences, Professeur au Collge de France.—Les carbures d'hydrogne + (1851-1901). Recherches exprimentales. Trois volumes grand in-8; + 1901, se vendant ensemble

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Tome I: L'Actylne: synthse + totale des carbures d'hydrogne. Volume de X-414 pages.

 

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GUILLAUME (Ch.-Ed.), Docteur s Sciences, Adjoint au Bureau + international des Poids et Mesures.—Les Radiations nouvelles.—Les + Rayons X et la Photographie travers les corps opaques. 2e dition. + In-8, avec 22 figures et 8 planches; 1897

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HALLER (Albin), Membre de l'Institut, Professeur la Facult des + Sciences de Paris, Rapporteur du Jury de la Classe 87 l'Exposition + universelle de 1900.—Les industries chimiques et pharmaceutiques. + Deux vol. gr. in-8 de XC-405 et 445 pages avec 108 fig; 1903

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LONDE (A.), Directeur du Service photographique et radiographique la + Salptrire (Clinique des maladies du systme nerveux), Laurat de + l'Acadmie de Mdecine, de la Facult de Mdecine de Paris.—Trait + pratique de Radiographie et de Radioscopie. Technique et applications + mdicales. Grand in-8, avec 113 fig; 1898

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MOISSONNIER (P.), Pharmacien principal de l'Arme, Chef des + laboratoires des usines de Billancourt et du Service de l'Intendance + du Gouvernement militaire de Paris, ex-Secrtaire de la Commission de + l'aluminium au Ministre de la Guerre.—L'aluminium. Ses proprits. + Ses applications. Historique. Minerais. Fabrication. Proprits. + Applications gnrales. Grand in-8, avec 2 figures et un titre tir + sur aluminium; 1903

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35119 Paris.—Imprimerie GAUTHIER-VILLARS, quai des Grands-Augustins, + 55.
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NOTES

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[1] Revue gnrale des Sciences, 30 janvier 1896.

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[2] Comptes rendus, t. CXXII, p. 312.

+ +

[3] Comptes rendus, t. CXXII, p. 386.

+ +

[4] Comptes rendus, t. CXXII, p. 564.

+ +

[5] Becquerel, Comptes rendus, 1896 (plusieurs Notes).

+ +

[6] Becquerel, Comptes rendus, 1896 (plusieurs Notes).

+ +

[7] Becquerel, Comptes rendus, t. CXXVIII, p. 771.—Elster et + Geitel, Beibl., t. XXI, p. 455.

+ +

[8] Mme Curie, Revue gnrale des Sciences, janvier 1899.

+ +

[9] Schmidt, Wied. Ann., t. LXV, p. 141.

+ +

[10] Mme Curie, Comptes rendus, avril 1898.

+ +

[11] P. Curie et Mme Curie, Comptes rendus, 18 juillet + 1898.

+ +

[12] Rutherford, Phil. Mag., janvier 1899.

+ +

[13] Sagnac, Comptes rendus, 1897, 1898, 1899 (plusieurs + Notes).

+ +

[14] On arrive trs facilement ce rsultat en soutenant le + poids la main et en ne le laissant peser que progressivement sur le + plateau π, et cela de manire maintenir l'image de + l'lectromtre au zro. Avec un peu d'habitude on prend trs exactement + le tour de main ncessaire pour russir cette opration. Cette mthode + de mesure des faibles courants a t dcrite par M. J. Curie dans sa + thse.

+ +

[15] Becquerel, Comptes rendus, t. CXXIV, p. 800, + 1897.—Kelwin, Beattie et Smolan, Nature, t. LVI, 1897.—Beattie et + Smoluchowski, Phil. Mag., t. XLIII, p. 418.

+ +

[16] Rutherford, Phil. Mag., janvier, 1899.

+ +

[17] Townsend, Phil. Mag., 1901, 6e srie, t. I, p. 198.

+ +

[18] Mme Curie, Comptes rendus, avril 1898.

+ +

[19] Owens, Phil. Mag., octobre 1899.

+ +

[20] Rutherford, Phil. Mag., janvier 1900.

+ +

[21] Becquerel, Comptes rendus, t. CXXII, p. 1086.

+ +

[22] Je suis trs reconnaissante aux savants cits plus haut, + auxquels je dois des chantillons qui ont servi pour mon tude. Je + remercie galement M. Moissan qui a bien voulu donner pour cette tude + de l'uranium mtallique.

+ +

[23] Elster et Geitel, Wied. Ann., 1890.

+ +

[24] Bloch, Socit de Physique, 6 fvrier 1903.

+ +

[25] Mac Lennan et Burton, Phil. Mag., juin 1903.—Strutt, + Phil. Mag., juin 1903.—Lester Cooke, Phil. Mag., octobre 1903.

+ +

[26] Plusieurs chantillons de minraux de la collection du + Musum ont t obligeamment mis ma disposition par M. Lacroix.

+ +

[27] La carnotite est un minerai de vanadate d'urane rcemment + dcouvert par Friedel et Cumenge.

+ +

[28] Debray, Ann. de Chim. et de Phys., 3e srie, t. LXI, p. + 445

+ +

[29] P. Curie et Mme Curie, Comptes rendus, juillet + 1898.—P. Curie, Mme Curie et G. Bmont, Comptes rendus, dcembre + 1898.

+ +

[30] Debierne, Comptes rendus, octobre 1899 et avril 1900.

+ +

[31] Nous avons de nombreuses obligations envers tous ceux qui + nous sont venus en aide dans ce travail. Nous remercions bien + sincrement MM. Mascart et Michel Lvy pour leur appui bienveillant. + Grce l'intervention bienveillante de M. le professeur Suess, le + gouvernement autrichien a mis gracieusement notre disposition la + premire tonne de rsidu traite (provenant de l'usine de l'tat, + Joachimsthal, en Bohme). L'Acadmie des Sciences de Paris, la Socit + d'Encouragement pour l'Industrie nationale, un donateur anonyme, nous + ont fourni le moyen de traiter une certaine quantit de produit. Notre + ami, M. Debierne, a organis le traitement du minerai, qui a t + effectu dans l'usine de la Socit centrale de Produits chimiques. + Cette Socit a consenti effectuer le traitement sans y chercher de + bnfice. A tous nous adressons nos remerciments bien sincres. + + Plus rcemment, l'Institut de France a mis notre disposition une somme + de 20000fr pour l'extraction des matires radioactives. Grce cette + somme, nous avons pu mettre en train le traitement de 5t de minerai.

+ +

[32] Giesel, Ber. deutsch. chem. Gesell., t. XXXIV, 1901, p. + 3775.—Hoffmann et Strauss, Ber. deutsch. chem. Gesell., t. XXXIII, + 1900, p. 3126.

+ +

[33] Tout rcemment, nous avons eu la douleur de voir mourir ce + savant si distingu, alors qu'il poursuivait ses belles recherches sur + les terres rares et sur la spectroscopie, par des mthodes dont on ne + saurait trop admirer la perfection et la prcision. Nous conservons un + souvenir mu de la parfaite obligeance avec laquelle il avait consenti + prendre part notre travail.

+ +

[34] Demaray, Comptes rendus, dcembre 1898, novembre 1899 + et juillet 1900.

+ +

[35] Giesel, Phys. Zeitschrift, 15 septembre 1902.

+ +

[36] Berichte d. deutsch. chem. Gesell., juin 1902 et + dcembre 1902.

+ +

[37] Mme Curie, Comptes rendus, 13 novembre 1899, aot + 1900 et 21 juillet 1902.

+ +

[38] Socit de Physique, 3 avril 1903.

+ +

[39] En 1899, M. St. Meyer a annonc que le carbonate de baryum + radifre tait paramagntique (Wied. Ann., t. LXVIII). Cependant M. + Meyer avait opr avec un produit trs peu riche en radium, et ne + contenant probablement que 1/1000 de sel de radium. Ce produit aurait d + se montrer diamagntique. Il est probable que ce corps contenait une + petite impuret ferrifre.

+ +

[40] Giesel, Wied. Ann., 2 novembre 1899.—Meyer et von + Schweidler, Acad. Anzeiger Wien, 3 et 9 novembre 1899.—Becquerel, + Comptes rendus, 11 dcembre 1899.

+ +

[41] P. Curie, Comptes rendus, 8 janvier 1900.

+ +

[42] P. Curie, Comptes rendus, 8 janvier 1900.

+ +

[43] Becquerel, Comptes rendus, t. CXXX, p. 206, 372, 810.

+ +

[44] Comptes rendus, t. CXXI, p. 1130. Annales de Chimie et + de Physique, t. II, 1897.

+ +

[45] Lenard, Wied. Ann., t. LXIV, p. 279.

+ +

[46] M. et Mme Curie, Comptes rendus, 5 mars 1900.

+ +

[47] A vrai dire, dans ces expriences, on observe toujours une + dviation l'lectromtre, mais il est facile de se rendre compte que + ce dplacement est un effet de la force lectromotrice de contact qui + existe entre le plateau reli l'lectromtre et les conducteurs + voisins; cette force lectromotrice fait dvier l'lectromtre, grce + la conductibilit de l'air soumis au rayonnement du radium.

+ +

[48] Le dispositif du cylindre de Faraday n'est pas ncessaire, + mais il pourrait prsenter quelques avantages dans le cas o il se + produirait une forte diffusion des rayons par les parois frappes. On + pourrait esprer ainsi recueillir et utiliser ces rayons diffuss, s'il + y en a.

+ +

[49] L'enveloppe isolante doit tre parfaitement continue. + Toute fissure remplie d'air allant du conducteur intrieur jusqu' + l'enveloppe mtallique est une cause de courant d aux forces + lectromotrices de contact utilisant la conductibilit de l'air sous + l'action du radium.

+ +

[50] Dorn, Abh. Halle, mars 1900.

+ +

[51] Becquerel, Comptes rendus, t. CXXX, p. 819.

+ +

[52] Kaufmann, Nachrichten d. k. Gesell. d. Wiss. zu + Gœttingen, 1901, Heft 2.

+ +

[53] Thomson, Phil. Mag., t. XLVI, 1898.—Townsend, Phil. + Trans., t. CXCV, 1901.

+ +

[54] Abraham, Nachrichten d. k. Gesell. d. Wiss. zu + Gœttingen, 1902, Heft 1.

+ +

[55] Quelques dveloppements sur cette question ainsi qu'une + tude trs complte des centres matriels chargs (lectrons ou + corpuscules) et les rfrences des travaux relatifs se trouvent dans la + Thse de M. Langevin.

+ +

[56] Rutherford, Physik. Zeitschrift, 15 janvier 1903.

+ +

[57] Becquerel, Comptes rendus des 26 janvier et 16 fvrier + 1903.

+ +

[58] Des Coudres, Physik. Zeitschrift., 1er juin 1903.

+ +

[59] Villard, Comptes rendus, t. CXXX, p. 1010.

+ +

[60] Des Coudres, Physik. Zeitschrift, novembre 1902.

+ +

[61] Mme Curie, Comptes rendus, avril 1898.

+ +

[62] Rutherford, Phil. Mag., janvier 1899.

+ +

[63] Owens, Phil. Mag., octobre 1899.

+ +

[64] Becquerel, Rapports au Congrs de Physique, 1900.—Meyer + et von Schweidler, Comptes rendus de l'Acad. de Vienne, mars 1900 + (Physik. Zeitschrift, t. I, p. 209).

+ +

[65] Becquerel, Comptes rendus, t. CXXX, p. 979 et 1154.

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[66] M. et Mme Curie, Rapports au Congrs 1900.

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[67] Rutherford, Phil. Mag., juillet 1902.

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[68] Mme Curie, Comptes rendus, 8 janvier 1900.

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[69] Meyer et von Schweidler, Physik. Zeitschrift, t. I, p. + 209.

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[70] Mme Curie, Comptes rendus, 8 janvier 1900.

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[71] Chem. News, 3 avril 1903.

+ +

[72] Des Coudres, Physik. Zeitschrift, novembre 1902.

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[73] Sagnac, Thse de doctorat.—Curie et Sagnac, Comptes + rendus, avril 1900.

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[74] Becquerel, Rapports au Congrs de Physique, 1900.

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[75] P. Curie, Comptes rendus de l'Acadmie des Sciences, 17 + fvrier 1902.

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[76] Lord Kelwin, Beattie et Smolan, Nature, 1897.

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[77] Perrin, Thse de doctorat.

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[78] Paulsen, Rapports au Congrs de Physique, + 1900.—Witkowski, Bulletin de l'Acadmie des Sciences de Cracovie, + janvier 1902.

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[79] Bary, Comptes rendus, t. CXXX, 1900, p. 776.

+ +

[80] Curie, Soc. de Physique, 3 mars 1899.—Giesel, Wied. + Ann., t. LXIX, p. 91.

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[81] Giesel, Wied. Ann., t. LXIX, p. 91.

+ +

[82] Curie et Laborde, Comptes rendus, 16 mars 1903.

+ +

[83] M. et Mme Curie, Comptes rendus, t. CXXIX, novembre + 1899, p. 823.

+ +

[84] Giesel, Soc. de Phys. allemande, janvier 1900.

+ +

[85] Giesel, Ber., 1903, p. 347.—Ramsay et Soddy, Phys. + Zeitschr., 15 septembre 1903.

+ +

[86] Ramsay et Soddy, loc. cit.

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[87] Becquerel, Rapports au Congrs de Physique, 1900.

+ +

[88] Walkhoff, Phot. Rundschau, octobre 1900.—Giesel, + Berichte d. deutsch. chem. Gesell., t. XXIII.—Becquerel et Curie, + Comptes rendus, t. CXXXII, p. 1289.

+ +

[89] Giesel, Naturforscherrersammlung, Mnchen, 1899.

+ +

[90] Himstedt et Nagel, Ann. der Physik, t. IV, 1901.

+ +

[91] Aschkinass et Caspari, Ann. der Physik, t. VI, 1901, p. + 570.

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[92] Danysz, Comptes rendus, 16 fvrier 1903.

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[93] Curie, Socit de Physique, 2 mars 1900.

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[94] M. et Mme Curie, Comptes rendus, 6 novembre 1899.

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[95] Rutherford, Phil. Mag., janvier et fvrier 1900.

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[96] Dorn, Abh. Naturforsch. Gesell. Halle, juin 1900.

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[97] Debierne, Comptes rendus, 30 juillet 1900; 16 fvrier + 1903.

+ +

[98] Curie et Debierne, Comptes rendus, 4 mars 1901.

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[99] P. Curie et Mme Curie, Rapports au Congrs de + Physique, 1900.

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[100] Curie et Danne, Comptes rendus, 9 fvrier 1903.

+ +

[101] Debierne, Comptes rendus, 16 fvrier 1903.

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[102] Rutherford, Phil. Mag., fvrier 1900.

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[103] P. Curie, Comptes rendus, 17 novembre 1902.

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[104] Elster et Geitel, Physik. Zeitschrift, 15 septembre + 1902.

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[105] P. Curie et J. Danne, Comptes rendus, 2 juin 1903.

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[106] P. Curie et J. Danne, Comptes rendus, 2 juin 1903.

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[107] Rutherford et Soddy, Phil. Mag., mai 1903.

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[108] Ramsay et Soddy, Physikalische Zeitschrift, 15 + septembre 1903.

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[109] Phil. Mag., 1902, p. 580; 1903, p. 457.

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[110] Curie et Debierne, Comptes rendus, 29 juillet 1901.

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[111] Curie, Comptes rendus, 26 janvier 1903.

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[112] Giesel, Socit de Physique de Berlin, janvier 1900.

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[113] Debierne, Comptes rendus, juillet 1900.

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[114] Rutherford et Soddy, Zeitschr. fr physik. Chemie., t. + XLII, 1902, p. 81.

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[115] Villard, Socit de Physique, juillet 1900.

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[116] Mac Lennan, Phil. Mag., fvrier 1902.

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[117] Giesel, Wied. Ann., t. LXIX, p. 91.

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[118] Sagnac, Thse de doctorat.—Curie et Sagnac, Comptes + rendus, avril 1900.

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[119] Heydweiller, Physik. Zeitschr., octobre 1902.

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[120] Mme Curie, Revue gnrale des Sciences, 30 janvier + 1899.

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[121] Rutherford et Soddy, Phil. Mag., mai 1903.

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1.F.2. LIMITED WARRANTY, DISCLAIMER OF DAMAGES - Except for the "Right +of Replacement or Refund" described in paragraph 1.F.3, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation, the owner of the Project +Gutenberg-tm trademark, and any other party distributing a Project +Gutenberg-tm electronic work under this agreement, disclaim all +liability to you for damages, costs and expenses, including legal +fees. YOU AGREE THAT YOU HAVE NO REMEDIES FOR NEGLIGENCE, STRICT +LIABILITY, BREACH OF WARRANTY OR BREACH OF CONTRACT EXCEPT THOSE +PROVIDED IN PARAGRAPH 1.F.3. YOU AGREE THAT THE FOUNDATION, THE +TRADEMARK OWNER, AND ANY DISTRIBUTOR UNDER THIS AGREEMENT WILL NOT BE +LIABLE TO YOU FOR ACTUAL, DIRECT, INDIRECT, CONSEQUENTIAL, PUNITIVE OR +INCIDENTAL DAMAGES EVEN IF YOU GIVE NOTICE OF THE POSSIBILITY OF SUCH +DAMAGE.

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1.F.3. LIMITED RIGHT OF REPLACEMENT OR REFUND - If you discover a +defect in this electronic work within 90 days of receiving it, you can +receive a refund of the money (if any) you paid for it by sending a +written explanation to the person you received the work from. If you +received the work on a physical medium, you must return the medium with +your written explanation. The person or entity that provided you with +the defective work may elect to provide a replacement copy in lieu of a +refund. If you received the work electronically, the person or entity +providing it to you may choose to give you a second opportunity to +receive the work electronically in lieu of a refund. If the second copy +is also defective, you may demand a refund in writing without further +opportunities to fix the problem.

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1.F.5. Some states do not allow disclaimers of certain implied +warranties or the exclusion or limitation of certain types of damages. +If any disclaimer or limitation set forth in this agreement violates the +law of the state applicable to this agreement, the agreement shall be +interpreted to make the maximum disclaimer or limitation permitted by +the applicable state law. The invalidity or unenforceability of any +provision of this agreement shall not void the remaining provisions.

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1.F.6. INDEMNITY - You agree to indemnify and hold the Foundation, the +trademark owner, any agent or employee of the Foundation, anyone +providing copies of Project Gutenberg-tm electronic works in accordance +with this agreement, and any volunteers associated with the production, +promotion and distribution of Project Gutenberg-tm electronic works, +harmless from all liability, costs and expenses, including legal fees, +that arise directly or indirectly from any of the following which you do +or cause to occur: (a) distribution of this or any Project Gutenberg-tm +work, (b) alteration, modification, or additions or deletions to any +Project Gutenberg-tm work, and (c) any Defect you cause.

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Section 2. Information about the Mission of Project Gutenberg-tm

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Project Gutenberg-tm is synonymous with the free distribution of +electronic works in formats readable by the widest variety of computers +including obsolete, old, middle-aged and new computers. It exists +because of the efforts of hundreds of volunteers and donations from +people in all walks of life.

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Volunteers and financial support to provide volunteers with the +assistance they need are critical to reaching Project Gutenberg-tm's +goals and ensuring that the Project Gutenberg-tm collection will +remain freely available for generations to come. In 2001, the Project +Gutenberg Literary Archive Foundation was created to provide a secure +and permanent future for Project Gutenberg-tm and future generations. +To learn more about the Project Gutenberg Literary Archive Foundation +and how your efforts and donations can help, see Sections 3 and 4 and +the Foundation information page at www.gutenberg.org

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Section 3. Information about the Project Gutenberg Literary Archive +Foundation

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The Project Gutenberg Literary Archive Foundation is a non profit +501(c)(3) educational corporation organized under the laws of the +state of Mississippi and granted tax exempt status by the Internal +Revenue Service. The Foundation's EIN or federal tax identification +number is 64-6221541. Contributions to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation are tax deductible to the full extent +permitted by U.S. federal laws and your state's laws.

+ +

The Foundation's principal office is located at 4557 Melan Dr. S. +Fairbanks, AK, 99712., but its volunteers and employees are scattered +throughout numerous locations. Its business office is located at 809 +North 1500 West, Salt Lake City, UT 84116, (801) 596-1887. Email +contact links and up to date contact information can be found at the +Foundation's web site and official page at www.gutenberg.org/contact

+ +

For additional contact information:
+ Dr. Gregory B. Newby
+ Chief Executive and Director
+ gbnewby@pglaf.org

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Section 4. Information about Donations to the Project Gutenberg +Literary Archive Foundation

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Project Gutenberg-tm depends upon and cannot survive without wide +spread public support and donations to carry out its mission of +increasing the number of public domain and licensed works that can be +freely distributed in machine readable form accessible by the widest +array of equipment including outdated equipment. Many small donations +($1 to $5,000) are particularly important to maintaining tax exempt +status with the IRS.

+ +

The Foundation is committed to complying with the laws regulating +charities and charitable donations in all 50 states of the United +States. Compliance requirements are not uniform and it takes a +considerable effort, much paperwork and many fees to meet and keep up +with these requirements. We do not solicit donations in locations +where we have not received written confirmation of compliance. To +SEND DONATIONS or determine the status of compliance for any +particular state visit www.gutenberg.org/donate

+ +

While we cannot and do not solicit contributions from states where we +have not met the solicitation requirements, we know of no prohibition +against accepting unsolicited donations from donors in such states who +approach us with offers to donate.

+ +

International donations are gratefully accepted, but we cannot make +any statements concerning tax treatment of donations received from +outside the United States. U.S. laws alone swamp our small staff.

+ +

Please check the Project Gutenberg Web pages for current donation +methods and addresses. Donations are accepted in a number of other +ways including checks, online payments and credit card donations. +To donate, please visit: www.gutenberg.org/donate

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Section 5. General Information About Project Gutenberg-tm electronic +works.

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Professor Michael S. Hart was the originator of the Project Gutenberg-tm +concept of a library of electronic works that could be freely shared +with anyone. For forty years, he produced and distributed Project +Gutenberg-tm eBooks with only a loose network of volunteer support.

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Project Gutenberg-tm eBooks are often created from several printed +editions, all of which are confirmed as Public Domain in the U.S. +unless a copyright notice is included. Thus, we do not necessarily +keep eBooks in compliance with any particular paper edition.

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Most people start at our Web site which has the main PG search facility: +www.gutenberg.org

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This Web site includes information about Project Gutenberg-tm, +including how to make donations to the Project Gutenberg Literary +Archive Foundation, how to help produce our new eBooks, and how to +subscribe to our email newsletter to hear about new eBooks.

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