Analyse du rayonnement cosmique à l'altitude de 3 500 mètres

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Analyse du rayonnement cosmique à l’altitude de 3 500

mètres

Pierre Auger, Louis Leprince-Ringuet, Paul Ehrenfest

To cite this version:

ANALYSE DU RAYONNEMENT

_COSMIQUE

A L’ALTITUDE DE 3 500

MÈTRES

(LABORATOIRE

INTERNATIONAL DU

_JUGFRAUJOCH)

Par PIERRE

AUGER,

Louis LEPRINCE-RINGUET et PAUL EHRENFEST Jr.

Sommaire. - Le _{rayonnement cosmique présent} à l’altitude de 3 500 m a été étudié _grâce à _plusieurs

dispositifs de compteurs en coïncidence. L’absorption des corpuscules de faible pouvoir pénétrant dans des écrans de différents métaux _{(Pb, Sn, Cu, Al)} a été mesurée, et une variation _{systématique} de la valeur du coefficient d’absorption massique avec le numéro atomique de l’écran a été mise en évidence. La

production de secondaires et de gerbes a été étudiée, avec un _{appareil comportant quatre compteurs.}

i. Introduction. - Nous avons

_{déjà publié}

l’an der-nier les

_premiers

_{résultats obtenus par} nous dans une

saison de mesures sur les rayons

_cosmiques

faites au

Laboratoire International du

_Jungfraujoch

en 1934.

Ces

résultats,

qui

seront

_englobés

dans la

_publication

actuelle,

avaient

_{principalement mis}

en évidence la varia-tion très considérable de la

_composition

_{des rayons}

cosmiques

suivant

l’altitude,

la fraction molle croissant

beaucoup plus

vite que la fraction dure et les

_gerbes

du

_plomb

suivant sensiblement la fraction molle. L’un de nous

_ayant

_depuis

cherché à donner une

_explication

systématique

de ces résultats

_(1),

il nous a _paru

néces-saire de refaire une étude en cet endroit

exceptionnelle-ment

_favorable,

_pour

_compléter

les

_premiers

résultats obtenus.

Les

_principaux

résultats

_peuvent

se résumer dans

deux

_{paragraphes :}

1°

_Absorption

_{des rayons}

_cosmiques

dans différents éléments.

2° Cohérence des

_trajectoires

_secondaires;

_gerbes.

2.

_{Dispositif expérimental. -}

Nous avions utilisé

en

_septembre

1934 un

_dispositif

de coïncidences assez

peu différent de celui

qui

nous avait _{servi pour les}

ex-périences

au niveau de la mer à différente latitudes

_(2),

dispositif

dont le schémas de

_principe

est dû à Rossi. Mais nous avions été

_gênés

_{par le}

_pouvoir

de résolution

trop

faible de notre

_dispositif,

à cause du nombre

élevé

_{d’impulsions}

traversant des

_{compteurs :}

on

cons-tatait que le nombre de coïncidences entre les

impul-sions des trois

_compteurs

était inférieur àce

_qu’il

aurait dû être.

Il est d’ailleurs

_possible

de connaître la valeur de cet

effet en fonction du nombre

_{d’impulsions}

de

_chaque

compteur

en

_approchant

une source de

_rayonnement

gamma, de

façon

à

_augmenter

comme on le désire le nombre de _{chocs que l’on devrait observer. La}

diffé-rence entre le nombre réellement observé et le nombre calculé donne l’indication cherchée.

Pour parer à cet

_{inconvénient,}

nous avons amélioré

notre

_dispositif

de coïncidence en reliant directement

le

_compteur

à une

_penthode

Ei C6 llazda

_placée

dans le tube de bakélite même entourant le

_compteur.

Les cir-cuits de

_plaque

de ces

_penthodes

actionnaient,

soit directement un

_petit

_tyratron,

soit un relais Baudot à

grande résistance,

au _{moyen d’une}

_lampe

amplifica-(i) P. AuGER..I. _Physique, 19 i5, 6, 226. - Voir aussi COMPTON

et BETHE. Nature, 1934, 134~, i34.

(2) L. LBPRINaB-RIGt1BT et P. AUGIIR. J. Physique, 1934, 5, 1934.

trice

_{(fig. 1).}

Des

_expériences

_préalables

faites à Paris

ont

_permis

de

_régler

ce sélecteur de

façon

que

l’aug-mentation du nombre

_{d’impulsions}

dans

_chaque

comp-teur ne soit pas, d’une

_part

la cause d’un nombre élevé

de coïncidence

_fortuites,

d’autre

_part

la cause d’une diminution d’efficacité de

_{l’appareil.}

Fig. 1. - Schéma du sélecteur de coïncidences.

Cl, C~, C3 sont trois compteurs de

_{Geiger-Muller.}

Seul est repré-senté le circuit du compteur Ce.

R, = 4.109 _{ohms; R2 ==} 4 10" ohms; Rq = _{1,5.10t’ ohms;}

R4 2.106 _{ohms; R~ =} 4.106 ohms; R6 ohms;

~(l = capacité de 20 cm; LI == Penthode :Mazda f) C 6; LI L.,, = 13 424 Philips; Pl = Polarisation comprise entre

zéroet-O,8v; VI == +240v; V3==-210v; v _ + 2 J ù v; P9 15 v; E, écouteur

_{téléphonique ;}

T, transf. _{l,i 1;} F, totaliseur de chiffres.

Les

_expériences

faites à l’Observatoire du

Jungfrau-joch

l’ont été avec des

_{supports permettant}

de

_placer

les

compteurs

à différents écartements. Dans la

_position

la

plus proche utilisée,

ils donnaient 3 à 8 coïncidences

triples

par minute. Les

appareils

ont été

_placés

clan des boîtes

_{thermostatiques,}

et les

_expériences

ont été faites sur la terrasse la

_plus

élevée,

dans une

_petite

cabane de bois de 2 m de

côté,

que la direction du Laboratoire avait eu la bienveillance de faire construire

pour nous.

I.

_Expériences

_{d’absorption}

des

rayons

cosmiques.

3. Courbe

_{d’absorptio~n. --}

_Déjà,

en

_1934,

nous avons fait un certain nombre

_{d’expériences d’absorption}

par la méthode des coïncidences entre trois

compteurs

placés

dans un

_{plan vertical,}

mais en effectuant

seule-mPnt des mesures avec et sans écran de

_plomb

de 20 cm,

qui

élimine toute la fraction molle et un

peu de la fraction dure. Cette fois, nous avons fait un

_grand

nombre de

_points

de la courue

_{d’absorption}

dans le

_plomb

et dans d’autrcs éléments :

_Cu,

Sn,

Al Malheureusement ces mesures ne soiit _pas toutes

absolument

_comparables

entre

elles,

car, pour ne _pas

perdre

de

_temps,

nous avons dû

_adapter

les

_supports

des

_compteurs

aux écrans. En

_{fait, quatre systèmes}

de

distances ont été utilisés dans

_lesquels

les axes des

59

compteurs

étaient

_{respectivement}

à 12 et

_12,

6 et

6,

4 et

6,

25 et 25 cm les uns des autres. Pour

_pouvoir

établir des courbes

d’ensemble,

nous avons dit effectuer des réductions

_{proportionnelles}

par rapportau

nombre

d’impulsions

sans écran

_pris

comme base. En

fait,

lorsque

des

_recoupements

_{ont pu être}

faits,

avec des

montages

différents et les mêmes

écrans,

les différences trouvées n’ont pas été de nature à

gêner

l’établissement d’un

_système

cohérent.

4. Forme des courbes. - Coefficient du

plomb.

- D’une

façon générale,

nous avons trouvé la courbe maintenant bien connue, divisée en deux

_parties

nette-ment distinctes

_(fig.

_2).

Une

_{absorption rapide}

_jusqu’à

60 à 80 g par centimètre

carré,

puis

une

_absorption

lente. L’abondance _{des rayons absorbables à} cette

altitude donne une

_{grande importance}

relative

_à

lapre-mière

_partie

de la courbe

_qui

mène à une décroissance de

_près

de _{50 pour 100}

_après

60

_{g/ CID 2}

d’écran de

_plomb.

Fig. 2. Il est naturellement

_possible

de déduire des deux

portions

de courbes des coefficients

_{d’absorption.}

Les

corpuscules

durs

donnent,

après

8 cm de

_plomb,

un

coefficient restant

_qui

est _{sensiblement le même que}

celui obtenu au niveau de la mer soit

0,7.10-3

cm2¡g;

en tenant

_compte

de~ cette décroissance. on

_peut

_par

soustraction obtenir celle du groupe mou. Pour le

plomb,

la décroissance est

₍₃₂

_il)

10-1 nornbre

en bon accord avec ceux _{trouvés pour le même groupe} au niveau de la mer. Ces

_expériences

montrent donc de nouveau avec force la

_{décomposition}

en deux groupes, de

pénétrations

absolument

_{différentes,}

des

corpuscules cosmiques

verticaux.

Nous pouvons établir une

_comparaison

des nombres absolus de

_particules

traversant les

_appareils

au

niveau de la mer et à l’altitude 3 500 _m, en tenant

compte

des

_arrangements

_{géométriques.}

C’est ainsi

que,

pour un

_arrangement

_standard,

3

compteurs

de

3,5

cm de

diamètre,

entre axes de 12 cm, on trouve le nombre de

_particules

suivant :

Groupe

dur :

Ces nombres

_peuvent

_{s’interpréter}

_par des

décrois-sances

_{exponentielles}

dans

_{l’atmosphère}

avec les coeffi-cients Ù, ; .1U-3 et 6.10-3

_{respectivement,}

pour les deux groupes de rayons. On voit que, s’il y a accora dans le

cas _{du groupe dur} entre les coefficients

_massiques

de décroissance dans

_{l’atmosphère}

_(1),

et le coefficient

(1) REGENEn, MILLIKAN, CLAY et d’autres.

d’arrêt dans le

_plomb,

_{le groupe} mou, au

_contraire,

présente

deux coefficients

_massiques

différents : 6.10-3 pour la décroissance dans

l’atmosphère,

~O.~U-3 pour l’arrêt dans le

_plomb.

On doit en conclure que le

_rayonnement

dur

_présente

une

_absorption

_massique

dans tous les

_écrans,

fait

_qui

est confirmé _{par les}

_expériences

directes où différents écrans sont

_interposés

entre les

_compteurs,

_{ainsi que} par les mesures faites sous l’eau ou sous la terre. En ce

qui

concerne la

_partie

molle,

l’interprétation

est diffi-cile parce

qu’elle

peut

être

_multiple.

5.

_Hypothèses

sur le groupe mou. - En

effet,

on doit admettre que cette

_portion

molle

contient,

en

plus

des

_{primaires corpusculaires}

_éventuels,

un

_grand

nombre _{de rayons}

secondaires,

les rayons de

gerbes

de

l’air,

par

exemple,

et les électrons secondaires isolés

qui

accompagnent

sans doute les

_corpuscules

_primaires

pénétrants

ou non. Ces secondaires sont absorbés et

mesurés de la même

façon

que les

primaires

dans le

cas des écrans entre

_compteurs

au

_contraire,

dans

l’absorption

de

milieu,

c’est la décroissance des

pri-maires

_qui

commande seule les effets observés.

Ici,

plusieurs

hypothèses

sont

_{possibles :}

1° Les

_primaires

mous sont des

_photons.

A

_rejeter

à

cause de la

_grandeur

de l’effet de latitude dans la haute

atmosphère.

‘~° Les

_primaires

mous sont

_{corpusculaires,}

et leur

absorption

est

_massique.

Cette

_{interprétation exigerait}

l’apparition,

dans la courbe

_{d’absorption}

du

_plomb

. 6.10-3. Cette

composante

n’est pas

décelable,

elle ne

pourrait

être que très réduite vis à-vis de la

compo-sante molle.

3° Les

_primaires

mous sont

_{corpusculaires,}

et leur

absorption

présente

une variation avec le nombre

ato-mique

des écrans. On

_peut

alors

_{interpréter,}

qualitati-vement au

_moins,

la différence des coefficients de l’air

et du

_plomb.

4° La

_production

_{des rayons} mous est une

_propriété

des rayons durs

qu’ils perdent

rapidement

dans leur parcours à travers

l’atmosphère.

Ou bien encore les

primaires

mous se transforment entièrement en

pho-tons dès leur entrée dans

_{l’atmosphère,}

etc.,

etc. La discussion de ces

_hypothèses

n’a pas sa

_place

_ici,

et

nous nous contenterons de celle mentionnée à

_3°,

_que

.

nous

_adopterons

comme

_hypothèse

de travail. ,

6. Ecrans de

_{poids atomiques}

différents,. -La

_supposition

d’un effet de la

_’charge

_{des noyaux} sur E

l’absorption

des rayons des groupes mous nous a

con-duit à faire les courbes

_{d’absorption}

avec des écrans entre

_compteurs

sur différents

_éléments,

_plomb,

_étain,

cuivre,

aluminium,

dont les numéros

_atomiques

sont

respectivement

82,

50,

29 et 13.

Les courbes de la

_{figure 2}

donnent les

_résultats,

en

impulsions

par 100 min en fonction de

_{l’épaisseur}

des écrans. Si l’on admet que la fraction

ultra-péné-trante est absorbée

_massiquement

avec le coefficient

0,7.10-3

cm2/g,

et que, pour des

épaisseurs

de 20 cm

de

_plomb,

_{elle passe}

_seule,

on

_peut

déduire de ces

courbes

_{l’absorption}

de la fraction molle dans chacun des métaux. Portant les valeurs sur une courbe

loga-rithmique,

on en déduit les

_{coefficients p.}

en cm-i

(’).

Pour déduire de ces coefficients la variation avec la

charge électrique

du noyau, le

plus

simple

est de trans-former ce coefficient en coefficient

_{d’absorption}

_par

atome-gramme,

c’est-à-dire

_{(A, poids}

_{atomique, p}

densité) .

Dans le cas où les électrons sont

_responsables

de la

pliis grande partie

de

_{l’absorption,}

on devrait avoir une

relation -

A =

(a

étant une

_constante).

Il est facile

p

de voir que ce _{n’est pas le} cas.

Ainsi,

les coefficients du cuivre et de l’étain sont

_{pratiquement égaux,}

alors que la densité est très

différante,

ce

_qui

_exige

une

variation

de -

A,

non

_{proportionnelle}

à z. En

_fait,

on

.

P _p,

peut représenter grossièrement

la variation

de -

_{...4 par} P

(1) Une révision des résultats a amené à modifier les valeurs

publiées dans _{C. R.,} 1935, 200, i’7 i:7.

une relation à deux

termes,

az

_-~-

où a est de

l’or-dre de

2,5.10-3

et b de l’ordre de

U,6. tU-3.

Sur la

figure 3

les

_points

du

_plomb,

étain et

_cuivre,

montrent la croissance en fonction de â. Le

_point

de

p z

l’aluminium

_paraît

assez

_aberrant,

mais nous en verrons au

_{paragraphe 6}

une tentative

_{d’explication.}

Il

semble,

malgré l’imprécision

de ces _{résultats. que}

l’on soit amené à constater une

_{répercussion}

de la

charge

du noyau sur

_{l’absorption}

de ces _rayons

corpus-culaires mous, alors que la fraction dure

présente

un constant.

Fig. 3.

7. Ecrans mixtes. - Tlne autre

_façon

de mettre en

évidence la variation de

_{l’absorption}

des

_corpuscules

mous avec z est celle des effets des écrans

_{mixtes, déjà}

observés à Paris

_(’).

Dans le cas de l’aluminium et du

plomb,

par

exemple,

nous avons _{pu montrer}

_qu’après

la traversée de 3~,; cm

_{d’aluminium,}

il restait encore une fraction

_appréciable

_{du groupe} mou; en

_ajoutant

du

_plomb,

on voit aussitôt

reparaître

la descente

rapide

au coefficient 30.10-~’

_{(fig. 4).}

Ces 35 cm d’aluminium sont

_{équivalents,}

en masse,

à 9 cm de

_plomb

environ,

et absorberaient toute la frac-tion molle. si

_{l’absorption}

de ces

_corpuscules

était

massique.

En

réalité,

il passe une

_partie

_appréciable

de

ces

_corpuscules

de telle sorte _{que les35cmd’Aluminium}

équivalent

à 4 cm de

_plomb.

Le

_rapport

entre ces deux nombres est _{à peu}

_près

_{celui que l’on déduit de la}

fonc-tion a z

_{-~- ~ a2,}

_proposée

_plus

haut.

Les

_expériences

d’écrans mixtes avec le cuivre n’ont t

(1) Pierre AUGER et Albert RosENBERCr. Journal _{de Physique,} 1935,

61

Fig. 4. pas donné des résultats aussi nets,

peut-être

à cause de la moindre variation de z.

8. Ecrans

superposés. -

Si nous cherchons à

placer

sur le

_{graphique ( fig. 3)}

en fonction de z le

_point

correspondant

à la décroissance de la fraction molle dans l’air, c’est-à-dire

_y/p

= 6.10-3

em2/g,

nous _voyons

qu’il

tombe bien au-dessous de la droite en az

₊

bz2. Pour

_expliquer

cette

différence,

il faut considérer le fait que la décroissance

atmosphérique

mesurel’absorp-tion dans l’air de la radiamesurel’absorp-tion

_primaire

molle,

que ses

secondaires

_accompagnent

en

_proportion

constante, tandis que les écrans

interposés

entre

_compteurs

don-nent

_{l’absorption}

de tous les

_corpuscules

mous,

pri-maires et secondaires mêlés. Pour obtenir des mesures

comparables,

il faudrait

_placer

de

_larges

écrans

au-dessus du

_système

de trois

_compteurs.

C’est ce _que nous avons _{fait pour le}

_plomb,

avec le résultat assez

curieux

_(fig.5)

_{que le}

_premier

centimètre de

_plomb

fait croître très fortement le nombre total des

_corpuscules,

puis, lorsque

cette

_production

de secondaires est

satu-rée,

la décroissance se

_produit

d’une

_{façon analogue}

à celle obtenue avec écrans entre

_compteurs.

Comme c’est

sans doute là la décroissance dans le

_plomb

des

pri-maires mous, on _{voit que le chiffre 30.10-3}

_correspond

bien à leur coefficient

_{d’absorption.}

_{Nous n’avons pas}

eu le

_temps

de faire les

_{expéri.ences analogues}

avec les

autres métaux, mais si l’on se

_reporte

à des travaux antérieurs de Schincller sur Pb et Al. avec la chambre d’ ..

t.. t 1 .

t. d if..

.

A

d’ionisation,

on _{voit que la variation du}

coefficient -

2013,

p z pour la fraction molle est presque

proportionnelle

à z,

de sorte que la valeur pour l’air vient se

_placer

dans la

_région

attendue.

La

_conséquence

_{serait que les}

_primaires

mous

su-bissent une

_absorption

nucléaire

_{prépondérante,}

tandis que leurs

secondaires,

dont le coefficient

d’ab-sorption

dans le

_plomb

est

_voisin,

subissent une

absorp-Fig. 5.

tion

_plus

voisine de

_{l’absorption massique.}

On devrait

donc,

dans le cas de

l’aluminium,

par

exemple,

pouvoir

mesurer ces deux coefficients

_{indépendamment.}

Si

nous examinons dans ce sens, la courbe

_figure

4,

nous

voyons en effet que, si le coefficient

_est

de l’ordre de

62

à 35 cm. Cette valeur

_portée

sur le

_graphique

en A

P ~ visent alors, dans la

_région

_{attendue par}

_rapport

à celle de l’air. C’est la valeur mise entre

_parenthèses

sur la

figure

3.

Il est bien évident que ces considérations sont encore assez _{vagues, mais} une discussion

_plus

_complète

ne

saurait trouver sa

_place

ici.

II. Cohérence des effets secondaires. 9. Gerbes du

_{plomb. -}

Nous avons cherché tout d’abord à obtenir une courbe du nombre des

_gerbes

en

fonction de

_{l’épaisseur}

du radiateur de

_{plomb, qui}

soit entachée le moins

_possible

d’erreurs dues aux coïnci-dences fortuites et non

_{significatives.}

Pour

cela,

nous avons

_pris

_{quatre compteurs,}

_{disposés symétriquement}

l’un au

_centre,

les trois autres

_autour,

dans des direc-tions à

1Z0~,

et de telle manière

_qu’il

faille au moins trois

_trajectoires

de _{directions voisines pour les}

traver-ser

_ensemble,

Le

_plomb

_gerbigène

était

_placé

à 30 cm

au-dessus du centre et était formé de feuilles carrées de

20 X

20 cm.

Fig. 6.

On obtient dans ces conditions une courbe

présen-tant un maximum bien caractérisé

_(situé

vers

l’épais-seur de 22 à 24

_mm)

et

_{redescendant,}

_{pour des}

épais-seurs du radiateur

_supérieures

à 10 cm, au

_voisinage

de la _{valeur pour} un radiateur nul. Cette dernière

valeur

_représente

le

_cinquième

_{de la valeur pour le} maximum.

a) L’épaisseur optimum

du

_plomb

_gerbigène

corres-pond

bien avec _{celle trouvée par Gilbert} au même lieu.

Cependant

nous _{n’avons pas} encore pu faire une courbe

en basse altitude pour vérifier s’il

_s’agit

bien d’un

déplacement

de cet

_optimum

suivant l’altitude

_{1’ ).}

b)

Les _{coïncidences pour} un radiateur nul sont assez

peu nombreuses

malgré

le très

grand

nombre

d’impul-sions propres de

chaque compteur.

Nous _{n’avions pas} pu éliminer

complètement

les

_objets

denses

_placés

au-dessus des

_compteurs,

en

_particulier

la caisse

métallique

thermostatique

les

_contenant;

et ces

_{objets jouent}

cer-tainement un rôle dans l’existence de cette valeur au

zéro.

c)

Pour un radiateur de 10 cm, on _retrouve

pres-que la même valeur pres-que pour un radiateur

_nul,

soit 13 au lieu de 9 tandis que le maximum est

_cinq

fois

_plus

haut. Il nous _{semble que} ce résultat montre nettement la

_petitesse

du _{rôle que}

_jouent

_{les rayons}

ultrapénétrants

dans le

_phénomène

des

_gerbes

pro-duites dans le

_plomb.

_{Etant donné que les bords de} l’écran

_épais

doivent

_produire

un certain nombre de

gerbes

provenant

de rayons

primaires

peu

pénétrants

et

_obliques,

on

_peut

_{considérer que, au-dessus de 10 cm}

le

_plomb

ne

_{produit qu’un}

effet

_gerbigène

d’un ordre de

_grandeur

nettement inférieur.

d)

On

_peut

chercher à déduire de la décroissance

_qui

suit le maximum un coefficient

_{d’absorption}

_{des rayons}

directement ou indirectement

_producteur

des

_gerbes

_(3).

En tous cas _{s’il y a,} avant les

_gerbes

_{proprement dites,}

deux

_rayonnements

successifs de coefficients

d’absorp-tion

différents,

c’est le

_{plus petit}

des _{deux que l’on}

mesure _pour une

_épaisseur

suffisante de

_plomb.

On

trouve très sensiblement 2 cm de

_plomb

comme

épais-seur de décroissance

moitié,

soit 30.10-3

_{cm2/g pour}

Notons que ce coefficient est

_comparable

à celui observé sur _{les rayons du groupe} mou _{par la méthode}

des

_compteurs

dans un

_plan

vertical.

10. Gerbes du ciment. - Dans le but d’élucider le rôle

_joué

_{par les} murs des laboratoires où l’on étudie les rayons

cosmiques,

nous avons recherché

systéma-tiquement

l’effet

_produit

par une terrasse de béton

(constitué

en

_{grande partie}

_{par du cailloutis de}

_marbre)

de 50 cm

_{d’épaisseur.}

Les

_{appareils placés}

le

_{plus près}

possible

au-dessous de cette terrasse, soit les

_compteurs

à 50 cm de la surface

_inférieure,

on obtient sans

radiateur de

_plomb

un très

_grand

nombre de

_gerbes,

presque autant que pour le

plomb optimum

à l’air libre.

_{L’interposition}

des écrans de

_{plomb disposés}

~1)

A 3 500 m d’altitude.

{?) Cette courbe vient d’être faite par 11I. Berthelot au labo-ratoire de Chimie _{Physique (diplôme} d’études _{supérieures f 936).}

La courbe est identique à celle du Junbfraujoch si l’on multiplie

toutes les ordonnées par 6, sauf peut-être pour les grandes épaisseurs de _plomb. Le maximum est resté vers 22 mm.

(3) Interprétation de _BHABA, Rossi, GILBEAT. -

Egalement

63 d’une manière

_identique

à celle utilisée à l’air libre

amène une

_augmentation

avec un maximum

_plutôt

déplacé

vers les

_{petites épaisseurs (soit}

16 mm

_environ),

puis

une forte décroissance

_qui

ramène le nombre des coïncidences bien au-dessous de celle obtenue sans

plomb

(soit

25 au lieu de

_{37). Après 5}

cm de

_plomb,

la décroissance devient très faible et la courbe semble

se fixer sur un

_{palier (fig. 7). L’interprétation}

de cette courbe n’est pas

simple;

cependant

elle est _{facilitée par}

quelques

expériences supplémentaires :

Fig. 7.

1. Si l’on

_éloigne

les

_compteurs

de la terrasse en les descendant à

1,5

m

_{plus bas,}

on observe une forte réduction des coïncidences sans

_plomb,

_pratiquement

à la moitié. Ceci montre nettement

_qu’il

_s’agit

de

gerbes

typiques,

formées de rayons

divergents

à

_partir

d’une

_{région origine}

limitée

_(dans

le

_ciment).

Le

maxi-mum _{obtenu dans cette situation pour 16} mm de

_plomb

est

_également

abaissé,

mais

_beaucoup

moins.

~. Si l’on intercale au sein de l’écran de ciment

_(voir

schéma

_{fig. 7)}

de

_larges

_plaques

de

_{plomb ~60}

cm

X60

_cm)

_{d’épaisseur}

de 18 et _{36 mm,} on

_observe,

en

refaisant les mesures en fonction du

_{plomb gerbigène,}

des courbes

_partant

de valeurs au zéro de moins en

moins élevées et où _{le maximum s’atténue pour}

dispa-raître totalement sous 36 mm de

_plomb

_(fig.

7

_courbes).

La chute s’atténue aussi de telle sorte _que, sous 36 mm,

on a une courbe à

_peine

décroissante et formant très

vite un

_palier.

Cela montre que le

_plomb

large

inter-posé

a surtout un effet d’arrêt sur les

_gerbes

du ciment.

et aussi sur _{les rayons}

_{gerbigènes qui}

ont traversé

puisque

le maximum

_disparaît.

En somme

_{l’interprétation}

des

_premières

courbes serait alors la suivante : le ciment donne de

nom-breuses

_gerbes,

mais,

n’a pas fait

disparaître

tout le

rayonnement

gerbigène

après

50 cm

_{d’épaisseur}

tra-versée. Le radiateur de

_{plomb joue}

alors deux

rôles,

il fait écran contre les

_gerbes

et il en crée de nouvelles. Ces deux effets

_peuvent

ètre

_{représentés}

hypothéti-quement

par les deux courbes

pointillées (fig. 8),

dont

a somme donne la courbe

_{expérimentale.}

Fig. 8.

Le

_palier

très

_{caractéristique}

se

_produit

_{dès que}

l’effet

_gerbigène

du

_plomb

est devenu

_petit,

l’effet d’écran restant constant dès

_{l’épaisseur}

de

quel-ques centimètres de

plomb.

On

_comprend

de la même

façon

les courbes abaissées obtenues par

l’interposition

des

_larges

feuilles de

_{plomb :}

ces feuilles arrêtent les

gerbes

et les

_gerbigènes

dans

_l’angle

solide

_qu’elles

forment,

et pour 36 mm, il ne reste

_plus

_qu’un

très

petit

effet d’écran des radiateurs de

_{plomb placés}

au-dessus des

_compteurs.

Fig 9

avant la formation des

_gerbes.

Ces

_rayonnements

ont des coefficients

_{d’absorption}

différents,

et c’est le

_plus

petit

qui

est seul observable

_après

le maximum. Les rayons de

gerbes

eux-mêmes ont

également

un

coeffi-iient]d’absorption

3. Les

opinions

diffèrent sur

l’attri-bution

du coefficient observé

_{expérimentalement}

dans

.a décroissance

_après

le maximum :

_d’après

Bhaba,

[tossi,

Gilbert il serait celui d’un des

_rayonnements

;erbigènes, d’après Geiger

et

_Fünfer,

ce serait celui les rayons de

gerbes

eux-mêmes.

Nous avons examiné ce

_qui

se _passe

_lorsqu’on

utilise

comme radiateur une

_plaque

de 22 mm de

_plomb

(opti-mum)

et que l’on

_place

au-dessus ou au-dessous des

épaisseurs

croissantes de cuivre ou d’aluminium. Le

métal

_placé

au-dessus a sans doute surtout un rôle d’absorbant des rayons

gerbigènes,

celui

_placé

au-dessous absorbe surtout les

_{gerbes :}

l’effet

_gerbigène

de

_quelques

centimètres de cuivre ou d’aluminium

n’est pas

grand,

et en tout cas très affaibli _{par la}

pré-sence du

_plomb

au-dessus ou au-dessous

_{(fig. 9).}

Dans

ces

_conditions,

nous avons observé un effet très diffé-rent suivant les deux

_{dispositions.}

I)ans le cas du métal

léger

au-dessus,

l’absorption

s’est montée

_faible,

beau-coup

plus petite

que celle du

plomb (1).

Malheureuse-ment les mesures ne _{sont pas} suffisamment

_précises

pour

permettre

des évaluations de coefficients.

>

_Lorsque

_{le métal est}

_placé

_au-dessous,

_{l’absorption}

est très

_forte,

voisine de celle du

_plomb,

dans le cas du

cuivre.

Ces résultats ne

_permettent

_{évidemment pas de}

dis-tinguer

entre les deux

_hypothèses,

mais nous _pensons

qu’ils peuvent

servir

_{d’arguments}

dans une discussion

détaillée _que nous ne ferons pas ici.

Nous

_prions

Monsieur le

_professeur

Hess de trouver ici nos remerciements _{pour les facilités de}

tra-vail

_qu’il

nous a accordées au Laboratoire International

du

_{Jungfraujoch.}

(~) Dans les premiers deux centimètres d’aluminium, comme

l’ont confirmé des mesures récentes faites à Paris, il _n’y a

cer-tainement aucune diminution.