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Submitted on 1 Jan 1906
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Une relation possible entre la radioactivité et la gravitation
G. Sagnac
To cite this version:
G. Sagnac. Une relation possible entre la radioactivité et la gravitation. J. Phys. Theor. Appl., 1906, 5 (1), pp.455-462. �10.1051/jphystap:019060050045501�. �jpa-00241127�
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Ces dernières considérations subiraient pour montrer que le terme (p - ;~’; est inacceptable même indépendamment des vérifica- tions numériques; et quant au terme Af (t) d~, qui suppose la chaleur spécifique sous volume constant fonction de la température
1 .1 ’ 1 d 1 1. le C ci2j) r ’
seule, il résulte de la relation
2013 2013 A T â-1-7 ! c que sa forme eiitraine-
c~v t-
rait comme conséquence la stricte exactitude de la loi du coefficient de pression, ; or cette loi ne peut être jusqu’ici considérée que comme
approchée, et encore faut-il remarquer qu’elle est évidemment en
défaut dans le cas de corps qui, comme l’eau, pourraient présenter
le pllénomène du maximum de densité.
On pourra remarquer que, dans le cas où la loi du coefficient de
pression serait observée, 1 étant de la forme T~3~ (v~, et le coefficietlt ~
ne dépendant que de d’après la relation précédente fc , le facteur
intégrant ~ n T rendrait dq différentielle exacte par la simple séparation
des varialles, ainsi que cela a lieu dans le cas des gaz parfaits, ce qui, du reste, bien entendu, ne conduirait encore pas au principe de Carnot-Clausius, puisque la relation (c) suppose ce principe établi.
UNE RELATION POSSIBLE ENTRE LA RADIOACTIVITÉ ET LA GRAVITATION ;
Par M. G. SAGNAC.
Conformément à l’une des hypothèses générales indiquées par 1B1. et 1In’e Curie, je supposerai que les phénomènes de radioactivité trouvent la source de leur énergie non dans les corps radioactifs
mêmes, mais en dehors de ces corps.
L~1.Bl,it(;I1~ DL (~It_1‘’l 1:~1’IO·~ Sol- l’~( 1- Id. Lt’~ lLBlHO.BLllBllL.
Considérons la gravitation non pas comme une attrat tion a distance de la matière par la matière, mais comme le 1>;iillat d nn’’
action exercée par l’intermédiaire d’un certain milieu dans le , ,1iiii>
duquel se trouve répartie une certaine forme d’énergie. C’est à ce
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019060050045501
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réservoir indéfini d’énergie de l’uni~Ters que puiserait le radium ’’B. . Un atome radioactif différerait, par cet emprunt spécial d’énergie,
d’un atome non radioactif.
Avant méme de préciser l’hypothèse précédente, on peut penser que 1‘état du jaaili~z~ de g~’Cl2’~t~clio~a est modifié spécialement autour
d’un atome radioactif par suite de l’emprunt d’énergie spécial que
l’atome radioactif fait à ce milieu. L’attraction newtonienne qui pousse
un atome radioactif vers un autre atome peut alors être regardée
comme la résultante de deux forces, dont l’une subs*sterait seule
si la radioactivité n’existait pas, tandis que l’autre résulte d’un lien
spécial entre le corps radioactif et le milieu qui lui fournit de
l’énergie.
Pour préciser comment les corps radioactifs empruntent de l’éner- gie au milieu de gr~zoitation, adoptons, par exemple, l’h~·paihèse
de Georges Lesage, de Genève : L’espace est supposé rempli d’un
fluide très subtil, sorte d’ultra-gaz dont les particules mobiles pénètrent dans la matière et en bombardent les particules. Si un
atome était supposé seul dans l’espace, les impulsions que lui com-
muniqueraient les chocs des particules de Lesage, dirigés indiffé-
remment en tous sens, se feraient équilibre. Mais, quand deux atomes
ou deux corps matériels quelconques sont en présence, ils se pro-
tègent en partie l’un l’autre sur leurs faces en regard contre les impulsions des particules de Lesage ; les impulsions sur les faces opposées deviennent prédominantes et tendent à rapprocher les deux
corps ; le calcul fait par Leray (2), qui a développé et précisé la con- ception de Lesage, rend compte de la loi d’attraction new tonienne
quand la distance des deux corps en présence est suffisamment
grande.
Dans cette conception particulière de l’origine de la gravitation,
mon hypothèse générale se précise ainsi : j’admets que l’énergie dont
a besoin un atome radioactif pour se dissocier, dégager des radia-
tions diverses et de la chaleur, présenter les divers phénomènes de
(1) J’admettrais volontiers que le même réservoir d’énergie servirait t a entre-
tenir les phénomènes solaires. Pour l’atome de radiul, j’admettrai ’1B11’ 1’,ii>1-
gie qu’il soutire au milieu intersidéral, où la gravitation a son ;1gt>, -,erN irait à
entretenir non seulement la chaleur qu’il dégage et l’énergie de son rayonnement complexe., mais la dissociation 111ênH’. supposée endothermique (Cf. DEB0152n~E.
Rez~ue ~~trr~r ~~crl~~ ~Ic~.~ ~~~rf~r~w~,, janB’iel’ i:~U2’, de l’atome de radium.
(2 , LI-.HA ’l, ~u»ryl~n~eizt cle l’essai suo la syn thèse des foi,ces physiques. Paris, Gauthier-N’illars, 1892 ; cf. particulièrement p. 29 et 57.
la radioactivité, lui vient de l’énergie de mouvement des parucuies de Lesage qui le bombardent. Les atomes radioactifs sont dissociés par les chocs des particules de Lesage qui agissent ainsi à la
manière des électrons des rayons cathodiques. Par suite, la radioac- tivité modifie les effets d’impulsion dus aux chocs des particules de Lesage et la force d’attraction newtonienne qui résulte de ces impul-
sions. La constante de l’attraction newtonienne, qui s’est montrée
jusqu’ici une constante universelle pour les divers corps non radio-
actifs, peut ainsi avoir une valeur spéciale pour le radium.
Alors il n’est plus indifférent de comparer des masses par les attractions newtoniennes qu’elles exercent sur un iiiùllle corps,
ou par les accélérations que leur imprime une même force. Le poids
relatif et la masse relative sont des qualités entièrement distinctes
,qui correspondent respectivement à ces deux modes de comparai-
son. Deux poids égaux de radium et de barynn1 n’ont plus même
masse ; si c’est par exemple le radium qui a la masse la plus forte,
c’est dire qu’il prend l’accélération la moins grande sous l’influence de la même force, il tombe moins vite que le baryum dans le vide.
Autrement dit, le rapport des masses atomiques du radium et du
baryum doit être supérieur au rapport 225 : 137 de leurs poids atomiques, déterminé par lBlme Curie.
NOUVELLE MAXIEHE DE üELIEIt 1 1 H B f) 11 ) B l , 1 1 B 1 1 1. A LA GR A Bî TA TI 0 X .
Le professeur II.-.i. Lorentz (’~, pour expliquer la gravitation,
-considère dans chaque atome de matière un il)!l 1,."it*ll, l’ t-t 1111 r ron négatif produisant respectivement des perturbaUuUb ~1~: 1’uLitei~ qui
diffèrent autrement que d’après l’opposition de signe des deux ions.
Mais, auparavant, il remarque (2) qu’on pourrait être tc’nt’ ’1 cB- pliquer la gravitation en remplaçant les particules (1(, t,E~sa~t’ par des mouvements vibratoires formant des r~l: ~~n‘ trL’~ PI’lll’tl’,lltl...,. (hl "dil,
en effet, qu une impulsion sur un corps peut résulh’r (if }’tl(’liOI1 d’un train de vibrations électro~na;~nc~tiyt~s ’pression 1> rmliati«n aussi bien que de l’action d’un courant de ~~m’ti~ nl~ ~. ( )r rl a!’a!)- donif ’’"th- théorie de la gravitation a 1,1 ,,111ft’ ’!’- 1,1 n~’rn,rr’~in~. Il’1’’
voici : lattraction newtonienne qui i-ebultei-ait de la prebbtuii due
Il B lei t f >’i1 1’ , ".. , / ’ ’t,
:":1111tr") t.
,, 1,c . ~>/., zg 1 J. J,
458
aux radiations pénétrantes considérées ne pourrait exister que si, d’une manière ou d’une autre, de l’énergie électromagnétique dispa-
raissait continuellement.
Alors on peut supposer l’absorption d’énergie électromagnétique,
dont parle le professeur Lorentz, sensible seulement dans le cas des
corps nettement radioactifs dont elle sert à entretenir la radioacti- vité. Pour ces corps radioactifs seuls, la pression de radiation consi- dérée par Lorentz aurait une valeur sensible et la constante de l’attraction newtonienne aurait une valeur spéciale pour les atomes radioactifs.
Ainsi limitée au cas des atomes radioactifs, la conception des
rayons très pénétrants du professeur Lorentz se rapproche singu-
lièrement de l’hypothèse que ~I11~~’ Curie avait imaginée pour expli-
quer la production du rayonnement des corps radioactifs : on sait que les rayons X, en rencontrant des atomes de poids suffisamment
élevé, leur font émettre des rayons très différents (rayons secon- claires) beaucoup plus absorbables que les rayons X générateurs et
par suite capables d’impressionner, par exemple, une plaque photo- graphique,alors quel’action des ra~-ons ~ incidents passe inaperçue (’ ).
~lme Curie supposait, par analogie, l’espace traversé par des rayons
analogues à des rayons X extraordinairement pénétrants, capables
de traverser la plupart des corps sans produire d’effet appréciable,
mais capables de se transformer en rencontrant certains atomes de
poids assez élevé. Depuis que cette hypothèse de ~1"’e Curie a été émise, ont été découverts les phénomènes les plus intimes de la
radioactivité que l’on ne peut guère s’expliquer sans admettre la
dissociation de l’atome de radium. Rien n’empêche d’attribuer cette dissociation à l’action des rayons ultra-pénétrants déjà considérés.
ESSAI DE COXTHOLE EXPERIMENTAL.
1~1~t7aode. - Soient deux poids égaux d’un sel de radium et d’un sel de baryum. Faisons-les osciller successivement dans une même balance de torsion et déterminons les deux durées d’oscillation. Si elles sont différentes, c’est que les masses mécaniques ne sont pas les mêmes pour le radium et pour le bary um ; à la période d’oscilla-
(1) G, 8 %;N.%c, ’ I ~",~~~r~. litmr~lu~, due 1~91 à 1900 ; - De l~uytirlrr~
Gauthier-1"illars, 1Jvv. - ,I. Je 1>/1 y., 3e série, t. 1’I11, p. 65, 1891,~ t. X. Il. ’J" 1. j,1I’1 . . - le Radiuln, 1906.
459
tion la plus longue correspondra la plus grande des deux masses.
~’~l~pér~ie~~ce. - J’ai tenté cette recherche en 1902 au laboratoire de 1I. P. Curie. J’ai pu, grâce à lui, opérer avec 0~,4 de sulfate renfermant environ la moitié de son poids en sulfate cle radium.
FIO. 1.
Le sel actif a été réparti entre deux petits tabes de verre minces, a’
( fig. 1) munis de crocliets de verre c et c’ qui permettent respective-
ment de les suspendre par des sortes d’anses en crin o, o’ et des fils
d’argent f, f’’ aux e;trémités s, s’ du bras de levier d’une balance de torsion à fil de quartz F. Cette balance, que la tifi. 1 représente en demi-grandeur, formée des trois tiges creuses de quartz fondu, très
fines et légères, sBs’~ sA, As’, et d’une quatrième plus >paisse ~13,
est suspendue à un fil de quartz F ¡,longueur, 4 centimètres) et porte
sous 1B B un petit miroir concave )n (1 mètre de rayon).
On suit les oscillations de la balance en observant sur une échelle divisée un spot lumineux formé par le miroir ~u.
Le moment d’inertie de la balance chargée t:tait I)o-ti supérieur à
celui des ampoules et a’, qui pesaient ensemble n- ,~~~~:~, l’our pou-
voir opérer avec une auqsi légère balance, je l’ai enfermée daii, une
cloche ou j’ai raréfié l’air. J’ai opéré toujours au voisinage de la
460
même pression ’-~ centimètres de mercure , j’ai entouré la cloche d’un
écran de papier noir doublé d’une feuille d’étain mise au sol, ne
laissant libre que la petite ouverture juste suffisante pour faire péné-
trer le pinceau lumineux que doit réfléchir le petit miroir 11L
Même il a été bon de cacher le corps de l’opérateur par un écran pour éviter un déplacement progressif de la position d’équilibre (sans doute sous l’action des radiations qui pénètrent dans la balance). Dans ces conditions, lorsque l’appareil ne se trouvait pas ébranlé par des trépidations accidentelles (passages de voitures, etc.), j’ai pu observer la durée d’une oscillation complète (trois à quatre minutes, suivant la série d’expériences) en notant les époques de
passage du spot à la position d’équilibre.
J’opérais avec des amplitudes d’oscillation assez peu différentes et assez grandes, comparables à 60°. Le rapport de deux amplitudes
successives del’oscillation amortie était généralement ~. Je lançais
la balance par une très minime rentrée d’air, qui n’altérait pas la
pression et se réglait très facilement; le jet d’air venait frapper sans
choc brusque une extrémité du bras de levier ss’. Dans ces condi- tions, la position d’équilibre n’était pas, en général, altérée. Je le vérifiais après chaque mesure.
Je pouvais ouvrir la cloche, retourner les crochets des deux
ampoules a et a’, ou bien échanger les places de a et a’, et je retrou-
vais la même durée d’oscillation à ~ t UU près dans une première p série d’essais, à à près dans d’autres séries où je m’étais mieux habi- tué à manier l’appareil sans lui donner de secousse nuisible.
Dans chaque série d’essais, j’ai comparé à plusieurs reprises la
durée d’oscillation des deux tubes actifs avec la durée 1, obtenue
dans les mêmes conditions avec deux tubes inactifs a,, a,’ sem- blables, renfermant du sulfate de baryum pur et pesant les mêmes
poids que les deux tubes actifs (à ( t 10000 près). Dans la première
série, les écarts entre t et Il ne dépassaient pas sensiblement les
erreurs d’expérience ’ ~ ~ 100 . Par exemple. je trouvais t, -~- ?!~0 et
t = 241 à 2 B2 secondes.
461
Dans d’autres séries, j*ai constamment trou~-é une valeur de t un
peu inférieure à t,, comme si, sous le même poids, le radium possé-
dait une masse mécanique un peu moins grande que celle d’un corps inactif comme le baryum. Mais il est impossible d’affirmer
que cette différence n’était pas due à une cause d’erreur systéma- tique {’). Tout ce que l’on peut conclure, c’est que la différence rela- tive des deux périodes ne dépasse pas sensiblement t 1 I mn admet-
tant qu’elle existe. Les masses de deux poids égaux de baryum pur et de radium pur métalliques, d’après les conditions de 1 expérience (poids du verre des tubes a et a’, poids de la partie du sel autre que le radium métallique), ne doivent pas différer de £. Pour le sulfate de radium pur et le sulfate de baryum ou le verre, les masses de deux poids égaux ne doivent pas différer de _17 .
Il conviendrait de reprendre ces recherches avec plus de précision
en usant d’une méthode différentielle. On pourrait faire une com- paraison directe des durées d’oscillation que j’ai étudiées séparé-
ment.
D’autre part, on pourrait comparer directement les durées d’oscil- lation de deux pendules pesants de même longueur, l’un iii«i.tii,
l’autre radioactif, de manière à pouvoir mettre en évidence une
petite différence relative entre les valeurs de l’accélération g de la
pesanteur pour le radium et pour un corps inactif comme le baryum.
Enfin une méthode toute diff’érente consisterait à chercher, d’une
manière générale, à établir avec rigueur pour les corps inactifs, par
(1) Cett~~ t~~~triution est d’alitant plu- il, ’)’u’ 1 iiii; 1>, mntln~ul~~~ de
verre a rcnt’ rm mt le sel de radium tt ~~1 nt pI"" la ni’’’tn’- ,j1> 1iii, 1~~~ 1II’,’IIII,’res
expérience’. 1’B -t --té reconnue PC’l’I’I’" ~l un Irt’" j>>iii tm~n . t>ii "nB i~>iii 1,1 1’B111’11",
on perceB,t[t, >ii ett’et. 1‘o~leur de 1 ClIIIIIl’, "1 il .1 (tt- "’l’lIi,’ /B11" ,’dll’ .lIllBItJllle dégageait de 1*,-iiiinttl,)ii 1)’.tlltl’" l’ lrt. si l’un re~tr~~m’.mt a 1 Li1(io vi>u 111"" 11111’ B 1 leur cons m~t e ne t ~ 183~°‘,~ -1 S9u, .3 - 18H>° , 1) , n1L’n1c après avoir oun-et-t la duche
et retourn 1->~, unpoulep ou les avoir échangées, cela n’était vrai qu’au bout de quelque; 1/t’11I"’" de ~f~~mtr dll r~i-iiiiiii l tii, t’’ B Ide, l.a B ’’’ mesuréc des que le vid.. B 1’[1 ut -l’- tre f.ttt t t ttt t~l~ n ¡’llit i l ~ 1~-lir ,secondes) et diminuait ensuite jii, ju’.1 189.4 second,’" SI i 1 t première va- leur (191,0 secondt?~ , il faudrait conclure que poids égaux de baryum et Lle radluiii iiu ~liffèrent pa,~,: iiième de --L-
de baryum et de radium Il1étalli, ¡ Ill’:-’ iic diffèrent pas inéaie de à.
462
exemple le baryum. Itj strontium, le calcium, une relation entir la
masse atomique et des grandeurs accessibles à 1 expérience (comme
les fréquences des raies spectrales d’én1ission). Cette relation ne
serait peut-être pas satisfaite pour le radium, à moins de prendre
pour le rapport des nIasses atomiques une valeur supérieure ou
inférieure au rapport 2?~ : 137 des poids atomiques Ra et Ba.
NOTE SUR LES PROPRIÉTÉS DES CONTACTS IMPARFAITS.
TRAVAUX DE M. FISCH, M. SCHNEIDER, M. BLANC ;
Par M. PIERRE WEISS.
Le travail de 11~I. Fisch est uniquement de nature expérimentale
et descriptive. Au moment où il a été entrepris, plusieurs physiciens,
M~l. Guthe et "-rrowbridge, 1B1. Pli.-E. Robinson, avaient déjà subs-
titué dans des recherches analogues, à l’excitation du cohéreur par les ondes, difficile à obtenir identique à elle-même et à mesurer, l’exci- tation du cohéreur par un courant continu traversant le contact. L’ana-
logie profonde, sinon l’identité, de ces deux modes d’excitation, n’est pas douteuse. Le résultat saillant de ces recherches était dans la carac-
téf°istiq~e, c’est-à-dire dans la courbe représentant pour cet appareil la
FIG. 1.
force électromotrice en fonction de l’intcnsité du courant, l’existence d’une portion horizontale étendue A 13 ,/~~r~. 1 ) . Le long de AB la
résistance du contact, donnée par le coefficient angulaire de la droite qui va d’un point de la courbe à l’origine, décroît régulièrement.
AB est en quelque sorte l’image graphique de la cohération. Gutle
et Trocl>ridg>e ont donné à la force électromotrice correspondant
à .AB le nom de le~~.·~u~c critique (E~..
’
On pouvait se demander si cette tension critique était une cons-
