Le spectre β du radium E

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Le spectre β du radium E

Jacques Solomon

To cite this version:

LE

JOURNAL

DE

_PHYSIQUE

ET

LE

RADIUM

LE

_{SPECTRE 03B2}

DU RADIUM E

Par JACQUES SOLOMON.

Sommaire. 2014 Examen

critique de différentes théories de la _{désintégration 03B2} sur l’exemple du radium E

qui est l’un des mieux connus.

SÈRtE VIII. - TOME 1. N° J. MAI 19>o

On a cherché dans les derniers

_temps

₍₁₎

à revenir

à la théorie

_primitive

de

Fermi,

en abandonnant

complètement

la modification

_qu’en

avaient

_proposée

Konopinski

et Uhlenbeck : on _{suppose alors que les}

déviations de la f ormule

_simple

de Fermi

_proviennent

de ce

_qu’en

réalité le

_spectre

considéré est

_complexe

et

_{qu’il s’agit}

de la

_{superposition}

d’une série de

spectres

simples correspondant

chacun à la formule

de Fermi.

Il s’ensuit que, si cette

hypothèse

se trouve

vérifiée,

on doit

trouver,

_accompagnant

le

_{spectre [3}

une ou

plusieurs

raies _~~

_{correspondant}

aux différents

niveaux de

_départ

ou d’arrivée. On

_peut

ainsi,

d’après

Bethe,

Peierls et

_Hoyle,

_expliquer

un certain nombre de

_spectres

d’éléments

_légers.

Nous nous

proposons ici d’examiner le cas du

_{spectre [3}

du

radium E

_qui

est l’élément radioactif

_ayant

donné

lieu au

_{plus grand}

nombre de recherches et où le

rayonnement

~~ est certainement très

faible,

pour autant

_qu’il

existe.

Rappelons

de suite _que

si ~

est la

_quantité

de

mouvement des électrons

[3

(en

unités

_mc),

_{N (Yi) dy¡}

le nombre de ces électrons dont la

_quantité

de mouvement est

_comprise

entre or¡ me et

(-r¡

+

dY))

mc, et

_posant

1

d’après

la théorie de Fermi

(2013~’)

est une fonction linéaire de

_{l’énergie B}

i _--

_Yj2

_(mesurée

en unités

_{mc-) :}

(’) H. A. BETHE, F. HOYLE, R. PEIERLS, Nature, Ig3g, 143, p. ~oo; J. _{SOLO~IOBT, Rapport} au _{Congrès Solvay, 1939.}

où a et b sont des constantes

_{qui dépendent}

de

l’élément considéré. Si _{-n. est la}

_quantité

de

mouve-Fig. 1.

ment maxima des

électrons,

11~ leur nombre

total,

on aura

Dans ces

_conditions,

l’examen des résultats de

Flammersfeld

₍₂₎

montre _{que l’on obtient} une bonne

approximation

en admettant que la courbure de sa « droite de Fermi » tient en réalité à ce

_{qu’il n’y}

(2) A. FLAbWIERSFELD, Zeit. _Physik, Ig39, 112, p. 727.

162

a _pas une

_droite,

mais deux

_droites,

c’est-à-dire deux

spectres

partiels correspondant

à

soit encore _pour

_l’énergie

maxima et la constante

partielle

de

_{désintégration}

Examinons maintenant les

_{conséquences}

de cette

décomposition.

La

_{désintégration}

_z3

_{de 2§gRaE}

conduit

_{à 2~~Ra F,}

donc à un _{noyau où le nombre}

de

_protons

comme le nombre de neutrons est

_pair.

Tous les éléments de ce _genre ont un

_spin

nul. Nous

admettrons donc que dans l’état normal

Or,

les

_spectres

_partiels

1 et II tombent sur la

même courbe de

_Sargent

_(première

transition

_exclue).

Fig. 2.

Par

_exemple

Th B nous donne

_Eo

= 0,36 mV,

À =

1, 8 2.

1 o-~ et est _sur la courbe

permise

de

Sargent,

d’où,

si on lui _compare notre

_spectre

_partiel

_II,

un facteur

_1/180

_{pour les} constantes radioactives à

_expliquer.

Or si l’on avait une variation de

_spin

de deux

unités,

le facteur serait de l’ordre _{de 10-6,}

d’où certainement :11 === 1.

Les diverses

_{possibilités}

sont

_{représentées}

sur la

figure

2.

Mais l’absence

_{expérimentalement}

constatée de

_rayonnement

rend ces schémas assez

diffi-ciles à soutenir. En

effet,

l’énergie

électronique

moyenne par

désintégration

est de

o,35

mV;

l’énergie

y

présente

par

désintégration

est de

_0,78

x

_{J~,~ . IO-2}

=

0,04

mV,

soit 10 _pour ioo

environ de

_l’énergie

totale émise. Or Aston a

_indiqué

que

l’énergie

1, émise par

désintégration

est en tout

cas inférieure à o,oi

mV;

Mlle Baschwitz donne une

limite

_supérieure

de 5 _pour I oo _pour le

rapport

entre

l’énergie 1

et

_l’énergie

totale émise.

On

_peut

naturellement _{supposer que le rayon y} est converti

_{(conversion interne).}

iVlais _pour une

telle

_énergie

_y, le coefficient de conversion interne

est,

d’après

Hulme,

si le

_rayonnement

est

_d’origine

dipolaire, égal

à

_o,oo35.

S’il est

_d’origine

quadru-polaire,

le coefficient de conversion interne est

égal

à o,011. Donc ces

_hypothèses

sont en

contra-diction

_complète

avec

_{l’expérience.}

Il ne reste

_plus

alors

_qu’une

éventualité,

une des

deux

_indiquées

_par le second schéma : le niveau excité du Ra F aurait un

_spin

_nul,

_{et par}

_conséquent

la raie y,

correspondant

à une transition o -+ o

serait absolument interdite. Ce serait là un cas

analogue

à la raie bien connue

_r,4261VIV

du Ra CC’. Comme le travail d’extraction du niveau K

de

_{s,~Ra E}

est de

_o,og3

mV

_environ,

les

élec-trons de conversion interne auraient une

_énergie

de

_{o,69 mV =}

r,38 mc2.

Or cela _{n’est pas} sans

présenter

des diiflcultés : on calcule en effet

aisément _que dans la bande

_{d’énergie comprise}

entre

et

~,g . ~ 0-9

électrons sont _{émis par}

_{désintégration.}

Or,

par

désintégration également,

nous venons de voir

_qu’il

y a

_5,7

I o-2

_photons

_y émis et convertis

_totalement,

d’où un nombre d’électrons de conversion émis

sensiblement double du chiffre

_précédent.

Or cela

est

_{impossible : expérimentalement}

on

obtien-drait un maximum secondaire extrêmement net

pour

On

_pourrait

être conduit à

_envisager

la

_possibilité

d’une conversion totale de

_l’énergie

_y en une

_paire,

mais

_l’énergie

du

_photon

_y

_(0,78

_mV)

est insuffisante.

Il est

_possible

alors de _{songer à} la

_possibilité

de conversion de

_l’énergie

_{y par}

_expulsion

simultanée

des deux électrons

K,

mais si cette

_hypothèse

_permet

de

_comprendre

l’absence de maximum secondaire

(celui-ci

beaucoup

plus

étalé étant

_reporté

à

₁

-f-

Yj2

=

1,70),

il

paraît

diificile de

comprendre

pourquoi

l’émission des deux électrons K est

_possible

et non celle d’un seul électron K.

_L’exemple

de la raie

1,426

mV du Ra CC’ nous montre

_justement

un

exemple

d’émission d’un seul électron de conversion.

Si notre

_hypothèse

se trouvait

vérifiée,

on n’obser-verait _pas un

_électrons

_par

_{désintégration,}

mais 1 + 2 x

_{5,7 .10-2}

=

1,11 I électron. Il faut ici

observer que cette valeur est

_jusqu’ici

conciliable

avec les chiffres

_{expérimentaux.}

Naturellement il

est

_possible

de se donner une loi d’interaction entre

le _noyau et les électrons

_qui

interdise l’émission

«

_simple

o _et n’autorise que l’émission « double »

163

Ainsi,

il semble

_qu’on

se heurte à des difficultés

sérieuses en _{admettant que le}

_spectre

du radium E

résulte

_simplement

de la

_{superposition}

de deux

spectres simples

de

Fermi,

avec émission soit d’un

photon

y, soit d’électrons de conversion interne. On

pourrait

naturellement _songer à considérer ce

spectre

~3

comme résultant de la

_{superposition}

d’un

nombre de

_spectres

_simples

de Fermi

_supérieur

à deux. Il est clair

_qu’on

_peut

ainsi se

_rapprocher

autant que l’on veut de la forme du

_{spectre z3}

observé,

tandis que les rayons

qui

correspondent

aux différences des fins de

_spectres

_partiels

_peuvent,

étant très mous,

_échapper

à l’observation. Il est naturellement difficile de réfuter une telle

hypo-thèse. Nous nous bornerons à ce

sujet

à

l’obser-vation suivante : c’est

_qu’il

est

_{impossible, quelle}

que soit la

superposition

de courbes de Fermi

envisagée,

de

_{reproduire rigoureusement}

une courbe de

_{Konopinski-Uhlenbeck.}

Soit en effet

_~"

la fin du

_spectre.

Dire

_qu’on

_peut

reproduire

la courbe de

_{Konopinski-Uhlenbeck}

_par

une

_{superposition}

convenable de courbes de

Fermi,

c’est dire

_qu’il

existe une

_{f onction}

de densité

_{X (EO)}

telle

_qu’on

ait

avec

Prenons une valeur de 2 inférieure

_{à 8,,.}

On a

alors,

soit en

_posant

ce

_qui

est

_impossible,

comme on s’en rend

_compte

simplement

en dérivant les deux membres par

rapport

à x.

On le

voit,

de nouvelles recherches

_{expérimentales}

sont nécessaires. Il serait en

_particulier

intéressant

de savoir s’il _y a un

_spectre

_y mou ou encore des

rayons X

(résultant

du mécanisme de conversion

interne)

accompagnant

le

_{spectre [3}

étudié.