Sur la rupture du noyau d'uranium en atomes plus légers

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Sur la rupture du noyau d’uranium en atomes plus légers

J. Thibaud, A. Moussa

To cite this version:

SUR LA RUPTURE DU NOYAU D’URANIUM EN ATOMES PLUS

LÉGERS

Par MM. J. THIBAUD et A.

MOUSSA,

Institut de

_{Physique Atomique.}

Faculté des Sciences de

_Lyon.

Sommaire. -

A, Remarque relative au _{parcours ionisant des ions moyens résultant de la rupture}

de l’uranium. B, Expériences tendant à montrer la _{formation par rupture} d’un élément _halogène

diffé-rent de l’iode.

A. Observation à la chambre d’ionisation i

d’atomes de recul à

_grande

_énergie.

Parcours de

ces ions. - Les conditions

_{expérimentales}

ont été .

publiées

en février dans les

_Comptes

rendus de

l’Aca-démie des Sciences

_{[ il}

et en mars dans la Revue

scien-[2].

Rappelons quelques

résultats : a,

l’énergie

transférée au _gaz

_{(production brusque}

de 2 millions

de

_{paires d’ions)}

_par l’un

_quelconque

des ions résul-tant de la

_rupture

ne

_paraît

_pas

_dépasser

_{70 à} 8oMeV

(voir

sur la

_figure

I la distribution en

_énergie

de

Fig. i.

54o

particules

de

_rupture);

tenant

_compte

de l’exis-tence de 2

ions,

l’énergie

cinétique

totale résultant

de la

_rupture

_dépasserait

_{peu i5o R.IeXT} et serait

largement

inférieure à

_l’énergie

de

_rupture

_(plus

de 200

MeV)

calculée à

partir

des défauts de masse.

b. Le parcours ionisant des ions de

rupture,

dans l’air à

_t.p.n.,

déterminé au _{moyen d’une chambre}

d’ionisation

_plate

de 3 mm de

_profondeur,

est infé-rieure à 18 mm. La

_figure

2 montre la distribution

en

_énergie

des

_particules

de

_rupture

en fonction de

la distance " parcourue par ces ions entre l’uranium et la chambre d’ionisation. La

_figure

3,

au

_contraire,

~eprésente

en fonction de la même

distance 2;

parcours

dans

_l’air)

le nombre de

_particules

obser-vées dont

_l’énergie

se trouve

_supérieure

à celle des

Fig. 3.

rayons oc de l’uranium. On voit que le _parcours

n’excède pas 18 mm. Ces résultats ont été confirmés par la mesure des

_portées

dans des lames d’alu-minium

_[2].

389 Par

ailleurs,

F. Joliot

_[3]

a _{pu recueillir} des atomes

de recul à une distance de 3 cm de

l’uranium,

c’est-à-dire 1 cm

_plus

_{loin que la} limite du _parcours ioni-sant mesuré dans nos

_{expériences.}

c. Nous admettons que chacun des

ions,

initiale-ment formé avec une

_{charge positive}

_élevée,

_capture

ensuite le

_long

de son

_trajet

des

_électrons,

de

_façon

à réduire

_rapidement

cette

_{charge positive}

à

_quelques

unités. L’ion de

_rupture

tend ainsi vers la

neutrali-sation,

ceci avant d’avoir

_épuisé

son

_énergie.

La différence des _parcours observés dans nos

_expériences

et dans celles de Frisch

_[4]

d’une

_part,

et dans les

expériences

de F. Joliot d’autre

_part,

_s’explique

par le fait

_qu’après

2 cm _{de parcours dans}

_l’air,

l’ion

se trouvera avoir

_perdu

sa

_charge

sans être ralenti

jusqu’au

repos. On

s’explique

en même

_temps

la grosse différence en

_{énergie signalée}

en a : une

_partie

seulement de

_l’énergie

initiale de l’ion étant utilisée à la

_production

des

_paires

d’ions du _gaz.

Ces vues ont été confirmées

récemment,

du

_point

de vue

théorique,

dans notre

laboratoire,

_{par G. Beck}

et P. Havas

_{[5] :}

elles feront

_l’objet

d’une

_publication

ultérieure dans le Journal de

_Physique.

B. Dès le début des études sur la cassure de

l’ura-nium,

nous avons

_{signalé [1]}

_]

la f ormation dans l’uranium irradié par les neutrons de radio-éléments

ayant

les

_{propriétés chimiques}

d’un

_halogène

et semblant avoir

_plus

_{spécialement}

celles du brome.

Depuis,

divers auteurs ont montré

_qu’un

des radio-éléments considérés

_auparavant

comme

transura-niens,

1’« Eka-Platine » de

_période

_2,5

h devait en

réalité être considéré comme un

isotope

de l’iode.

En

effet,

Abelson

_[6],

Feather et Bretscher

_[71

_par l’étude du

_spectre

_{de rayons} X de cet élément et de l’élément de

_période

66 h

_qui

est son

_parent

direct,

ont montré _que leurs numéros

_atomiques

sont

respectivement

53

_(Iode)

et 52

_(Tellure).

Enfin Hahn et Strassmann

_[8]

ont vérifié _{récemment que} les

_{propriétés chimiques}

de ces deux éléments

s’ac-cordent bien avec de telles

_places

dans la classifi-cation.

Ces conclusions n’infirment pas celles que nous

avions déduites de nos

_{expériences,}

car il est facile de _{voir que} les radio-éléments dont nous avons

signalé

l’existence sont différents de ceux décrits ci-dessus. En effet les

_expériences

de

_séparation

chimique d’halogène

que nous avons effectuées

_après

des

_temps

d’irradiation différents

montrent,

bien que leur

précision

ne soit pas très

_grande

à cause

des

_pertes

inévitables à

l’entraînement,

que les radio-éléments en

_question

se forment dans l’uranium soit

directement soit à

_partir

_{de corps} de

_période

assez

courte. Au contraire l’iode de

_période

2,5

h se forme par l’intermédiaire d’un tellure de

période

66

h,

si bien

_qu’on

le

_sépare

facilement des autres «

ex-transuraniens » en laissant _reposer

_pendant

_{deux j jours}

le

_précipité

de sulfure de

_platine

obtenu immédiate-ment

_après

une irradiation assez

_longue

de l’uranium.

Rappelons

que, au

_contraire,

dans nos

_expériences

la

_séparation

du brome était effectuée en distillant

l’uranium irradié additionné d’un bromure et d’un acide non

_oxydant

_{(acide phosphorique),}

l’acide

bromhydrique

recueilli étant

_précipité

ensuite dans le distillat à l’état de bromure

_d’argent.

Ces

_opérations

étaient effectuées immédiatement

_après

l’irradiation et l’étude de l’activité du

_précipité

faite aussitôt. Les conditions de formation sont donc tout à fait

différentes,

de même que l’évolution avec le

_temps

de l’activité des

_{précipités d’halogénures}

_d’argent

obtenus.

Ceux-ci en effet montrent une décroissance

com-plexe qui

peut

s’interpréter

par l’existence de deux

périodes

différentes : une assez courte _que nous

avions évaluée à

_1,5

h et l’autre d’environ 20 h.

Fig.4.

D’après

les idées en cours sur les radio-éléments

produits

par la cassure de l’uranium nous avions admis

_{qu’il pouvait s’agir}

d’une

filiation,

le corps de

_période

20 h dérivant du

premier,

soit

directement,

soit par l’intermédiaire d’un radio-élément à

_période

courte

_(krypton

de

_Savitch)

_qui

ne. se serait pas

manifesté sur la courbe de décroissance. Cela lui aurait

_assigné

le

_type

_chimique

_gaz rare ou alcalin.

Mais nous n’avons pu

_séparer

_{par divers moyens}

la seconde

_période

de la

_première,

_{soit par}

_chauffage

du

_précipité

sous le vide

_cathodique

pour en extraire

le _gaz rare

_{hypothétique,}

soit _{par fusion} alcaline du

_{précipité, reprise}

_par

l’eau,

reprécipitation

du bromure

_d’argent

et

_{précipitation subséquente}

de bitartrate alcalin. Ces

_opérations

nous ont

_toujours

donné un résultat

_négatif

et il nous faut admettre pour le moment

qu’il s’agit

de deux radio-éléments

halogènes, isotopes

ou _non,

_qui

_{auraient pu} se

former simultanément

_pendant

l’irradiation.

L’étude de la courbe de décroissance de ces élé-ments nous conduit aux valeurs rectifiées suivantes

pour les

périodes :

Tl =

I h et

_T2

=

1 ~,~

h

(fig.

5).

390

Strassmann :

2,3

h. Il est d’ailleurs

_{possible qu’il}

existe une troisième

_{période, plus}

courte,

_To

= 30

à

_{4o min,}

_{déjà signalée}

dans notre

_premier

travail

_{[ i}

Enfin,

pour les coefficients

d’absorption

dans l’alu-minium nous avons trouvé les _{valeurs pi} = 26

cm-1

(fig. 4)

et ~2 =

3g

cm-1 pour les

_spectres

des éléments de

_{périodes T 1}

et

_{T 2 respectivement.}

Par ailleurs il était intéressant de _{comparer les courbes} de

décrois-sance d’activité sur des

_précipités

obtenus

_après

des

temps

d’irradiation r différents. Ces courbes ne

coïncident pas

et,

si elles manifestent les mêmes valeurs des

_périodes

_Tl

et

_{T2 signalées,}

les

_rapports

des nombres d’atomes initiaux

_AB

et

_N2

des deux

éléments,

obtenus sur la

_{décomposition}

de la

_figure

5, varient avec 5.

.

a j v ...

Le

_{rapport augmente}

avec 0 et tendrait vers

Fig.~

5. En ce

_qui

concerne

l’assignation

à ces éléments du

numéro

_atomique

35

_{(Brome) plutôt}

_que 53

_(Iode),

nous nous sommes basés sur la

_{précipitation}

frac-tionnée de bromure

_d’argent,

en l’absence de toute

donnée

_précise

_{fournie par} le

_spectre

de _{rayons X. En} effet dans les

_{précipitations}

fractionnées

d’halogé-nures

_d’argent,

l’iode se concentre fortement en tête

alors

_qu’il

n’en est rien _pour les radio-éléments en

question.

Les autres essais de

_{précipitation}

(précipi-tation d’iodure de

_palladium,

d’iodure

cuivreux)

sont

_trop

_peu

_probants

à cause des entraînements

possibles

d’un

_halogène

_par

l’autre,

vu leur étroite

parenté,

pour que l’on

puisse

en tirer un

rensei-gnement

très sûr.

Remarquons

enfin que

d’après

les résultats actuel-lement connus il semble bien

_qu’il

_y ait

_plusieurs

«

_couples

de cassure »

_possibles

_{pour l’uranium. Si}

on admet l’exactitude de la série des «

ex-transura-niens n l’attribution du numéro 53 à l’ancien «

Eka-Platine » montre _que la cassure se

_produit

à l’élé-ment La série

_proposée

_{par Hahn Strassmann}

l’équilibre

devenant

10sec ii 59min M h _3h

5oSn

2013

s)Sb

-- 52Te - 5;;1 la cassure se ferait donc suivant le

_couple

In-Ma

(49-43),

Une autre

_{possibilité qui paraît}

assez bien établie est la cassure Cs-Rb

(55-3~).

Enfin la formation

directe d’un

radiolanthane,

_signalée

par Mme I. Curie et P.

Savitch,

jointe

à la formation de radiobrome que nous avons

_signalé,

montre

_{qu’il pourrait}

exister le

_couple

La-Br

_(57-35).

Manuscrit reçu le 25 juillet r g3g. BIBLIOGRAPHIE.

[I] J. THIBAUD et A. MOUSSA, C. R. Acad. _{Sc., 1939,} 208, p. 652 et 744.

[2] J. THIBAUD et A. _MOUSSA, Revue _{scientifique, 1939,77,} p.18.

[3]

F. JOLIOT, C. R. Acad. Sc., 1939, 208, p. 341. [4] O. FRISCH, Nature, 1939, 143, p. 276.

[5] G. BECK et P. _HAVAS, C. R. Acad. _{Sc., 1939,} 208, p. 1643. [6] Ph. ABELSON, Phys. Rev., 1939, 55, p. 418.

[7] N. FEATHER et E. _{BRETSCHER, nature, 1939, 143, p. 516.}