Quelques problèmes actuels de radioactivité

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Quelques problèmes actuels de radioactivité

G.A. Blanc

To cite this version:

G.A. Blanc. Quelques problèmes actuels de radioactivité. Radium (Paris), 1907, 4 (12), pp.430-436.

�10.1051/radium:01907004012043000�. �jpa-00242268�

MÉMOIRES ’iRADUIT’a

Quelques ^{problèmes actuels de} radioactivité

Par G. A. BLANC, [Institut ^de Physique de l’Université de Rome.]

La question ^{de la} désintégration atomique.

N peut hien dire que, depuis l’époque ^{où Pu-}

O ^{thcrford a tenté} d’expliquer ^les phénomènes

de radioactivité par ^un processus de désinté-

gration auquel ^seraient sujets certains corps, ^on n’a pu imaginer d’hypothèse qui s’adapte ^{mieux à l’ex-} plication de l’ensemble des faits observés.

Il y ^{a certes} quelques points qui ^{demeurent obscurs,}

mais rien ne nous autorise à supposer qu’ils ^ne

viennent pas ^en dernière analyse ^se ranger ^à l’explica-

tion de l;uthcrford,

A l’origine, quand ^{on ne} connaissait encore que des substances dont l’activité ne semble _pas diminuer

avec le temps, ^{comme c’esi le cas} pour le radium, ^on

trouvait plausible l’idée que les corps radioactifs soient de simples transforlnateurs d’énergie alimentés par l’extérieur. ha découverte de substances douées d’une activité temporairc ^contribua beaucoup a faire aban- donner cette manière de voir, ^{en même} temps que la loi exponentielle caractéristique, qui préside ^indis-

tinctcment à tous les phénomènes ^de désactivation,

venait donner une force toujours plus grande ^à l’hypo-

thèse d’une transformation proprement ^{dite se} produi-

sant au sein de la substance active.

Bulherford considère cette transformation comme

de nature atomiquc, c’est-à-dire que pour lui les corps radioactifs ^sont des éléments chimiques ^véri- tables, dont les atomes iraient se désintégrant peu ^à peu, donnant naissance d’une part ^{à des} électrons,

d’autre part ^{a des atomes d’un} type ^nouveau,.

L’importance ^{de la} question ^est évidente, puisque,

vu la tendance actuelle à la généralisation, ^{et les ré-}

sultats des recherches récentes qui montrent que beau- coup des éléments ^{communs sont} doués d’activité, ^on

est conduit à considérer la radioactivité comme une

propriété ^{commune a tous les} types ^de matière, ^de

sorte que le principe unique constitutif de l’univers de- viendrait une réalité purement énergétique, l’électron.

C’est a la discussion de cette hypothèse que je ^vou-

drais m’arrêter un peu.

Si on examine les raisons qui ^font distinguer ^les

processus radioactifs des processus chimiques ^ordi- naires, ^{on voit} que les seuls arguments essentiels sont

les suivants : indépendance des processus radioactifs par rapport ^{à tous les} agents pllysico-chimiques ^con-

nus, différence dans l’ordre de grandeur ^des quantités d’énergie ^{mises en} jeu.

Toutefois, ^{en ce} qui ^{concerne le} premier argument, il faut noter que les ^récentes expériences ^{de Makower}

montrent une influence faible, ^mais réelle, de la tem-

pérature ^sur certains processus radioactifs. ^La quels- tion est encore en suspens, ^et constitue justement ^un

des problèmes ^les plus intéressants de la radioactivité

sur lequel j’aurai occasion de revenir sous peu.

Quoi qu’il ^{en soit, c’est le second} argument qui ^est

le plus important. L’émanation du radium, _par

exemple, ^{dans sa} transformation en radium A, ^{met en} liberté une quantité d’énergie plus d’un million de fuis supérieure ^à celle que libère la plus énergique

des réactions chimiques ^connues.

Ceci mène à admettre _que dans les processus radioac- tifs sont intéressées non les liaisons moléculaire, ^mais les liaisons atomiques elles-mêmes. Si la radioactivité est une propriété universelle, ^{on est} alors nécessaire-

ment amené u considérer l’électron comme l’élément constitutif de la matière.

Avant d’accueillir définitivelnent cette hypothèse, ^il

faut considérer ^avcc attention certains points trop ^né- gligés jusqu’ici.

Avant tout, ^{il est} bon de noter que si, pour ^{un cer-} tain nombre de métaux, ^{on a trouvé une} émission de rayons Becquerel, ^{dans d’autres cas,} par exemple pour

beaucoup de gaz, ^on n’a pu faire de constatation ana-

logue.

Ceci posé, rappelons-nous que parmi les consti- tuants des corps radioactifs, les gaz chimiquement

inertes semblent _occuper une place inlportante; ^pour l’hélium, ^{le doutc n’est} plus permis après ^{les nom-}

breuses expériences ^{montrant la} production ^{de ce} gaz

parle ^{radium ; de} plus, d’après Debierne l’hélillnl est

également ^un produit ^de désintégration de l’actiniun1.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01907004012043000

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D’autre part, ^{Moureu a} remarqué que parmi ^les gaz d"un grand ^{nombre de sources} minérales, ^{dont les}

eau contiennent des corps radioactifs, ^il existe, ^outre l’hélitim, ^d’autres _gaz ^inertes. Finalement, ^{de récentes} expériences ^de Ramsay ^semblent indiquer que dans certaines circonstances il est possible d’observer, ^en présence d’émanation du radium, ^la production ^de

gaz inertes ^autres que l’hélium, ^{comme le} néon, ^l’ar- gon, ^{et aussi} de corps ^non inertes, ^{comme le} lithium.

Tous ces laits pourraient ^{conduire à} considérer le processus radioactif sous un jour ^assez différent de ce

qu’on ^fait d’ordinaire. En fait ne pourrait-on pas ad- mettre que ^le radium, ^{son émanation et toutes lcs}

substances douées de propriétés radioactives sont ^en

réalité composées d’éléments chimiquement ^ineries,

COlllllle 1 hélium, ^le néon, l’argoii, ^{unis à d’autres élé-}

ments? L’inertie chimique ^de quelques-uns ^{des coiis-}

tituaits de la substance active pourrait ^faire supposer que ^la formation de celle-ci a nécessité des quantités d’énergie ^énormes par rapport ^{à celles} qui ^{sont mises}

en jeu d"ordinaire, ^elle expliquerait ^aussi l’indépen-

dance des processus radioactifs par rapport ^aux agents dont nous pouvons disposer.

En d’autres tcrmes, ^{on n’a} jamais pu préparer ^de

combinaison des _gaz rares, donc si une combinaisons semblable existe dans la nature, ^on pcut penser

qu’elle possède ^des propriétés ^très particulières.

On pourrait donc admettre _que parmi ^les corps ^con-

nus, ^ceux qui ^sont radioactifs sont formés de groupe-

ments d’atomes de certains types ^{de matièrc fonda-}

mentaux et indestructibles, ^{liés entre eux} _par ^des forces sinon qualitativement ^{du moins} cluantitative-

ment différentes des affinités chimiques ordinaires.

Parmi ces corps fondamentaux ^il n’y aurait pas que les gaz incr(cs : l’hydrogène par exemple, ^{vu son} poids atomique, ^ne pourrait être constitué d’autres corps.

Quoi qu’il ^{en soit, il me semble} que pour le ^mo- ment on pent ^conclure que l’hypothèse d’une désinté-

gration intéressant certains atomes est l’unique expli-

caution des phénomènes radioactifs, ^mais il reste a voir si cette désintégration ^{est une} propriété générale

de toute matière, par laquelle ^{celle-ci ne serait} plus qu’une ^forme momentanée de l’énergie.

La nature du corpuscule ^a.

Une des manifestations les plus intéressantes de la radioactivité est sans doute cette élnission de corpus- cules de dimension atomique, chargés positivement,

et animés d’une vitesse voisine du dixièmc de la vitcssc de la lumière.

On est d’accord _{que le} corpuscule B ^{est un électron,}

c’est-à-dire une charge ^libre possédant du fait du

champ électromagnétique qui l’accompagne la pro-

priété fondamentale de la matière, l’inertie. On est

d’accord aussi sur le rayon y, qu’on regarde ^comme

une pulsation ^{de l’éthcr} analogue ^{en tous} points ^au

rayon Rôntgen. ^{Mais la nature exacte du} corpuscule ^«

n’est pas ^encore élucidée.

Les expériences ^des dernières années nous permet- tent daffirmer que si la vitesse d’émission du _corpus- cule « est variable d’un _corps radioactif ^a l’autre, ^la valeur du rapport e m ^est la même dans tons les cas. Les

particules ^{« sont donc} identiques ^à elles-mêmes, quel

que ^soit le corps qui ^{les émet.}

Si l’on compare la. valeur du rapllort e pour les rayons ^{(J. et} pour les ^ions électrol3tiques, ^{on voit}

que la première ^est sensiblement internlédiaire entre

celle qui ^{convient t u l’atome} d’hydrogène ^{et celle} qui

convient à l’atome d’hélium.

En supposant ^la charge électrique unitaire iiidiii- sible, on peut alors faire quatre hypothèses ^{sur la na-}

ture Ûll corpuscule ^(J.

1° C’est un atome d’hélium portant ^une charge

double de la charge électrique élémentaire;

20 C’est un demi-atome d hélium portant ^la charge

élémentaire ;

5° C’est un molécule d’hydrogène portant ^cette

charge ;

4° C’est un atome nouveau, environ deux fuis plus

lourd que l’atome d’hydrogène, portant ^la charge ^élé-

mentaire.

Les deux dernières hypothèses ^sont peu ^satisfai- santes, ^mais les deux premières ^ont aussi leur point faible,, ^{de sorte} qu’il ^est Impossible ^{de décider entre}

elles et qu’il ^faut peut-être ^les rejeter ^toutes.

Il est peu probable que le corpuscule a ^{soit une}

molécule d’hydrogène, qui ^{aurait toutes chances de se}

dissocier sous l’effet des forces violentes qui ^la projet-

tent ; ^de plus ^{on n’a} janlais ^{constaté la} présence ^de 1 hydrogène, à côté de 1 hélium, ^{dans les minéraux} radioactifs.

L’hypothèse ^d’un atome nouveau, ,deux fois plus

lourd (lue atome d hydrogène, ^{est rendue} improbable

par ^{le fait} qu’on ^n’a jalnais ^{décelé ce} corps ^nouveau ni par l’analyse spectrale, ⁿⁱ autrement, malgré ^l’abon-

dance relative qu’il ^devrait avoir, puisque lcs corps très actifs ont un rayonnement ^{« intense.}

Passons aux arguments pour ^{ou contre} l’assimila- tion du corpuscule ^{tJ.. à} l’atome d’héJilul1.

L’argument ^le plus ^{favorable est} certainement la

présence ^constatée de l’héliunl dans les produits ^de désintégration ^{de deux au} moins des corps radioactifs

connus, le radium et l’actiniuu1.

Des deux hypothèses mcntionnées ci-dessus, celle

qui considère le corpuscule ^{v comme formé d’un}

demi-atome d’hélium est de beaucoup ^{le moins} pro-

bable. Rappelons néanmoins que Van den Brook ^a

tenté récemment une classification des éléments en

reprenant ^{l’idée de} Proust, ^{mais en} prenant ^comme

substance fondamentale, ^{non l’atome} d’hydrogène,

mais le corpuscule a ^{considéré comme demi-atome}

d’hélium. La conclusion llll’ll ^croit pouvoir ^{tirer est}

que ^tous les atomes peuvent ^{très bicn} s’envisager

comme des agglomérations ^de particules ^{OL. Mais alors}

on sc demander ce que peut ^{être F atome} d’hydrogène ?

dont la lllasse est moitié moindre de celle de l’atome fondamental.

Rutherford préfère ^admettre que le corpuscule ^{ce est}

un atome d’hélium portant deux fois la charge ^élé-

mentaire. En fait il suinta pour expliquer ^{les faits} observés, de supposer (luc le corpuscules ^{a est} émis par la substance activc a l’état neutre. On doit évidem-

ment admettre que s’il ^est capable d’ioniser par choc les molécules gazeuses qu’il rencontre, ^il doit lui aussi

acquérir ^une charge ^à la suite de ces chocs. Le cor-

puscule ^{viendrait en somme à} perdre successivement deux électrons, acquérant ^{de la sorte deux fois la} charge élémentaire positive. ^Pour expliquer ^{la cons-}

tance du rapport ^{entre la} charge ^{et la masse, il suffit}

d’admeftrc que, dans ^ces conditions lcs chocs ulté- ricllrs soient incapables d’arracher de nouveaux élec-

trons.

Il sc présente ^{toutefois une} objection ^grave. Puisque

le corpuscule a ^est toujours identique ^à lui-même,

-

quel que ^soit le corps qui ^{l’émet, toutes} les substances,

qui produisent ^des rayons devraient produire ^de

l’hélium. Or, même si l’on ne considère pas ^comme

tout ⁱⁱ fait concluants les résultats récents de Greinachcr,

lequel ^n’a pu ^{mettre en} évidence la production ^d’hé-

lium _par le polonium.il ^reste que, d’après Boltwood,

dans les minéraux radioactifs la teneur en hélium est

toujours proportionnelle ^{à la teneur en radium, tan-}

dis qu’elle ^semble plus ^{ou moins} indépendante ^{de la} présence ^d’autres substances possédant ^un rayonne-

ment a. Ainsi la thorianitc de Ccylan, qui ^renferme plus ^{de 70} pour 100 ^de thoriulll, ^ne présente, d après

Roltvood, que la quantité ^d’hélium correspondant ^{à sa}

teneur en radium.

Il ne me semble pas que 1 observation faite par

Ramsay ^{d’un cas où une solution} de nitrate de tho- rium a donné naissance à de l’hélium soit suffisante à enlever beaucoup ^{de leur valeur aux} résultats de Boltwood. Il faudrait d’abord être sûr que le sel em-

ployé par Ramsay était bien exempt ^de radium, et, chose plus difficile à obtenir, d’actinium, qui ^donne

aussi de l’hélium.

On le voit, ^la question ^{de la nature du} corpuscule ^a

n’est _pas cncore résolue. Une des voie à suivrc serait

peut-être 1 étude des rayons ^canaux. Les récents résul- tats de J.-J. Thol1lS0n sont de toutcs façons ^{très lllté-}

ressants. Des déterminations trl’s exactes ont montré que ^ces rayons ^sont constitués d’un double flux de

1 ..1’ lcs valeurs trulmés pour e m ^cor-

respondant ^{suit à l’atome soit a} la molécule d’hydro- gène.

Pourtant, par ail1eurs, J.-J. Tholllson fail voir que ^la présence ^ou l’absence de l’hydrogène ^ne change ^rien

aux phénomènes, l’introduction de l’héliun1 _{n’u pas}

davantage d’effet notable.

Si donc on voulait admettre le corpuscule ^ano- diquc ^est effectivement de l’hélium ou de l’hydro- ,,ène, ^le plus simplc ^{serait de} supposer que ^ces gaz viennent de la désintégration des électrodes sous t’cnet de la décharge. ^Mais s’arrêter à cette hypothèse ^serait anticiper ^{sur les} arguments ^discutés plus ^loin.

Généalogie des corps radioactifs.

Partant de l’interprétation ^des phénomènes ^radio-

actifs par ^une série de transformations successives, ^il

est évident que le problème ^se pose d’établir les liens de parenté qui ^{lient entre eux} les corps radioactifs

connus.

Pour les substances à désintégration rapide, le pro.

blème est relativement facile. Il n’en est pas de ^même pour les corps à évolution lente, dont la destruction

ne peut s’observer directement.

Il est évident, ^dans l’hypothèse ^de Rutherford, qu’un corps possédant 1 activité du radium ne peut exister en quantité appréciable ^{dans le} globe, ^s’il n’y

a pas quelque part une source de production. ^{Au con-}

traire pour ^les corps faiblement actifs, ^{comme l’ura-} nium, la lenteur du processus de désintégration, ^cal-

culée d’après l’émission des rayons ^{x, est} telle _que,

malgré l’âge considérable de notre planète, les quan- tités d’uranium actuellement existantes peuvent ^très

bien s’envisager ^{comme le résidu des} quantités ^for-

mées à l’origine.

D’autre part, ^{l’uranium étant de tous les} corps celui dont le poids atomique ^{est le} plus ^{élevé, on n’en}

saurait concevoir la formation actuclle _par un proces-

sus radioactif, ^a moins de faire entre en ligne ^de compte ^un phénomène ^de synthèse ^{dont on n’a aucune}

preuve.

Partons donc de l’uranium. La proportionnalité

trouve indépendamment par Strutt ^et Holtwood entre les quantités ^{d’uranium et de radium contenues dans}

un grand nombre de ininéraux radioactifs, ^montre

sllffisanlmcnt l’existence d’un lien de parenté ^{entre les}

deux substances. Il ne reste qu’à déterminer les pllases possibles ^{de la} transformation.

Le radium ne provient pas directement de la desilltu-

gration ^de l’uranium, ^{nous le savons} du fait que le

premier produit ^{de l’uranium est} l’uranium X. D’autre

part, ^des expériences récentes de Soddy ^montrent que l’uranium X à son tour ne peut pas être considéré.

comme le parent ^{direct du radium.}

Il y ^a longtemps que Rutherl’ord ^a admis l’hypo-

thèse qu’entre l’uranium X et le radium doivent sue

433

placer les membre clc la famille de l’actiniuln, ^et

cette supposition ^a semblé définitivement prouvée ^le jour ^{où Boltwood a} annoncé avoir obscrvé la forma- tion du radium dans une solution d’actinium. Mais peu après Ilutlierford put ^démontrer que ^cette pro- duction était le fait d’impuretés ^contenues dans le sel et non le fait de l’actinium lui-même.

Ici une question surgit. Le corps génératcur ^de radium, ^{contenu dans les} produits actinifères de Rutherford et Boltvood, ^{est-il un} membre de la famille de l’actinium? En d’autres termes, deBons-

nous considérer l’actinium comme appartenant ^{à la} famille uranium-radium? Cela me semble impossible

pour la raison suivante. Le poids atomique ^{de l’ura-}

niU1l1 est 258,5, celui du radium 225. Ils diffèrent de 13,5 unités, ^ce qui ^nous autorise à conclure _que pour passer du premier ^{au second il ne} peut pas y avoir émission de plus ^{de trois} corpuscules ^{x, la}

masse des électrons étant naturellement négligeable

ici. Mais en admettant qu’à chaque désintégration ^il n’y ^{ait émission} que d’un corpuscule ^{x et se} rappelant

que l’uraniuln, l’uranium X et quatre ^des produits ^de

l’actilium émettent des _rayons de cette espèce, ^on

voit que l’atome de radium devrait différer de l’atome d’uranium par ^la perte ^{de six} corpuscules ^{a, ce} qui

conduirait au poids atolnique ^erroné 214,7. ^On peut conclure de là _que la série de l’actiniulll n’est pas

comprise ^entre l’uraniunl X ^et le radium, ^et que le

ou lcs produits intermédiaires de cette transformation restent à découvrir.

Pour ce qui regarde ^les produits de transformation

qui ^{suivent le radium,} nous sommes assez bien ren-

seignés, grâce ^{aux nombreux travaux faits sur ce} sujet. ^{Mais une} incertitude extrême reparaît lorsqu’il s’agit ^{de savoir} quel produit ^vient après ^{le radium F.}

Au début on avait suggéré que le résultat de la transformation de ce corps était le plomb. ^{Cette vue a}

été fortement confirmée par Boltwood, qui ^{a observé}

que, dans tous les minéraux radioactifs, ^{on trouve} du

plomb, ^en quantité généralement proportionnelle à ^la quantité ^{de radium} présent.

Pourtant, ^{avant de} conclure définitivement, il y ^a

un point à éclaircir. Entre le radium et le radium F il y ^{a au} nioins 6 produits ^à rayonnement ^{a. Le} pro- duit qui ^{suit le radium F devrait} donc avoir pour

poids atomique ^20i,2, alors que le poids atomique ^du plomb ^{est 206,5. De} plus ^{il faut noter} qu’en suppo- sant l’émission de six corpusculcs ^{x seulement entre}

le radium et le radium F on fait une hypothèse ^très improbable, puisqu’il ^{existe une vitesse} critique

au-dessous de laquelle les rayons x ^{ne se} manifestent

plus ^{à nous et} que par suite les produits ^en apparence inactifs peuvent très bien émettre des corpuscules ^(1..

Resterait à considérer la famille du thorium. Nous admettons _que le thorium, ^comme l’uranium, ^ne peut

provenir ^{de la} désintégration ^{d’un autre} élément. 11

donne naissance a une série de produits ^{dont six au}

moins émettent des rayons ^x capables d’ioniscr l’air.

Si l’on admet que les ^autres transformations de cette famille ne s’accompagnent ^{pas de} rayonnement ^{x, ce} qui ^{est très douteux, le} poids atomique ^du produit

final devrait être 208,2, valeur voisine du poids ^ato- mique du bismuth (207,0).

,

Je ne veux pas m’arrêter à toutes ces questions, quel qu’en ^soit l’intérêt. _{Ce que} j’ai dit suffit â mon- trer combien il y ^{a encore} u faire avant de pouvoir

relier les faits entre ^eux et en déduire des consé- quences certaines. Il faut dire d’ailleurs qu’on ^se

heurte dans ces recherches à de très grandes ^diffi-

cultés expérimentales.

Radioactivité de la matière en général.

Comme j’ai déjà ^eu 1°occasion dc le dire, ^{ce ne sont} pas ^seulement les corps intensélnent actifs, ^{comme le} radium, l’uranium, etc., qui ^{doivent être} regardés

comme soumis à un processus de désintégration.

Nous savons en effet qu’un grand nombre d’éléments

chimiques ^{émettent, bien} qu’en proportion ^relatives-

ment minime, des rayons Becquerel.

Quand ^{on eut} observé que l’ionisation spontanée ^de

l’air envase clos dépend ^{de la naturc de la} paroi, ^on

eut le choix entre trois hypothèses : l’ionisation est due à des traces de substances très actives contenues

dans le métal de la paroi, ^{ou à} des rayons secondaires émis par ^cette paroi ^sous l’influence des radiations

pénétrantes ^{venant du dehors, ou} finalement à une

radioactivité propre du corps.

Sans exclure les deux premières ^{causes, il faut}

reconnaitrc que la radioactivité propre de beaucoup ^de

corps ^se présente ^{comme un} fait incontestable.

Le critérium utilisé en général pour identifier les radiations des métaux ordinaires est celui de Bragg ^et hleeman, c’est-à-dire la mesure du parcours ^{des cor-}

puscules ^{ce. Ainsi} Campbell ^a pu ^{constater une} émis- sion de _rayons ce de la part ^d’un grand ^{nombre de}

métaux, dont l’activité serait de l’ordre de ^{10 -12 com-} parée ^{à celle du radium.}

Étant donné que les métaux usuels sont, ^au lnoins

en partie, sujets ^{à un processus de} désintégration, ^il

deviendrait intéressant d’étudier en quelles propor- tions ils se trouvent dans les minéraux naturels. Cer- tains métaux, ^souvent associés, ^{commc le} plomb ^et l’argent, pourraient ^très bien être des produits ^de

transformation l’un de l’autre.

A propos du plomb, ^{il faut noter} qu’il ^{donne une}

ioi-lisation notablement supérieure ^à celle des autres métaux. Elster et Geitel ont fait des expériences pour décider si cette activité anormale est duc à des traces

de radium D, E, F en équilibre radioactif, ^{ou au}

plomb ^{lui-même. Leurs résultats ne} peuvent ^être

regardés ^comme entièrement concluants.

fl y ^{a un} moyen de décider cette question. ^{Si les}

effets sont réellenlent dus aii radium F, ^{il est clair}

qu’étant donnée la vitesse de dlBsint égrfl 1 ion dn ^{radium D} (jr0 ^ans environ) ^un plotiil) prépare depuis plusieurs siècles ^{doit être} devenu inactif.

J’ai entrepris ^des expériences ^sur l’activité d’échan- tillons de plomb provcnant de conduites romaines

d’époque déterminée. J’espère ^{de la sorte} pouvoir

résoudre le problème de la radioactivité du plomb.

J’ajouterai qu’une détermination chimique ^{de l’ar-}

gent ^{contenu dans le} plomb ^ancien pourrait peut-ètre renseigner ^{sur la} parenté supposée ^décès deux corps.

Il _y aurait également ^{lieu de} rechercher dans le

plomb ^{l’hélium et} d’autres gaz.

Pour les métaux alcalins, ^{J.-J. Thomson a montré} que ^{même a} l’obscurité ils émettent continuellement des électrons. Finalement Campbell ^{a démontré récem-}

ment que les sels de potassium, quelle qu’en ^soit l’originc, ^{et le} degré ^de pureté, présentent ^{une acti-}

vité relativement notable, ^émettant continuellement

une radiation capable d’ioniser les gaz ^et d’inlpres-

sionner la plaque photographique ^{à travers} des corps opaques.

Nous sommes donc conduits à considérer la radio- activité comme une propriété ^{communc ir un} grand

nombre d’éléments chimiques. ^{Est-ce une} propriété

univcrselle de la matière? C’est ^un point qui ^reste mystérieux pour le ^moment.

La radioactivité des roches et le problème ^de

la chaleur ^terrestre.

Quand il y ^a quclquos ^{années Elster et Geitel annon-}

cèrent avoir rencontré des traces de corps radioactifs dans tous les terrains examinés par eux, le problème

se posa de savoir quelle ^influence pouvait ^{avoir sur le} gradient ^{de la} température ^{terrestre la} production ^de

chaleur qui accolpagne ^les phénomènes radioactifs.

Considérant qu’un granme de radium, ^en équi-

libre radioactif, pcrdait ^{environ 876000} pel,ites ^calo-

rics par an, et tenant compte ^de la valeur actuelle du

gradient ^{terrestre et} de la conductibilité thermique

moyenne des roches, nutherford calcule que la pré-

sence de 4,6 ^.10-14 grammes de radium _{par gramme} de terre serait suffisante pour compenser la perte ^de chaleur du globe par conduction.

Plus tard Strutt, après des recherches soigneuses portant ^{sur un très} grand ^{nombre de roches, a indi-} qué ^comme valeur moyenne de la ^{teneur en} radium de la croûte terrestre le nombre 1,4.10-12 grammes par gramme de roche.

La valeur expérimentale ^{de Strutt est donc} plus ^de

50 fois supérieure ^{à celle} qui ^a été calculée par Rutherford. Comme il est impossible d’admettre _que la terre va s’échauffant, ^{Strutt tenta une} explication

fondée sur une répartition purement superficielle ^du

radium, ^{dans une} croûte dont l’épaisseur ^{calculé ne}

doit pas dépasser ^{70 milles} anglais.

Cette hypothèse peut ^sembler hardie, ^{niais il est} impossible de l’exclure ^rc priori, d’autant que l’ol)s,-,r- ration de la vitesse de propagation ^des perturbations sismiques ^donne également ^à penser, d’après ^cer-

tains auteurs, qu’a quelques ^{dizaines de} milles de pro-

fonâeur, ^{la nature de la substance terrestre doit} changer notablement.

Pourtant, des résultats récents menacent de rendre tout à fait inutile l’hypothèse ^{de Slrutt et} d’obliger ^à

recourir a une autre théorie pour expliquer ^{les con-}

ditions thermiques actuelles de la terre.

D’abord, ^si la méthode de Strutt est très exacte en ce qui ^concerne l’évaluation du radium, ^elle est im- propre ^a révéler la présence ^{dn thorium ou} (le l’acli- nium.

Or, récemment, ^{en étudiant la} radioactivité de

l’atmosphère ^{à Rome et aux environs,} j’ai pu ^consta- ter, grâce ^{à une méthode} spéciale, qu’outre ^les pro- duits de la famille du radium, ^{ceux de la famiilc du}

thorium jouent ^{un rôle} in1porLant ^dans l’activité de

l’atmosphère. ^{On a} calculé la quantité d’oxyde ^de

thorium qui ^{devrait être contenue} dans l’unité de

masse du sol pour expliquer les efl’ets observés, ^et de nombreuses mesures comparatives ^{ont montré} que cette quantité ^ne devrait pas être inférieure a

5,87.10-5 grammes de thorium par gramme de ter- rain.

A poids égal, ^le pouvoir calorifique ^{du thorium est}

2 millions de fois inférieur à celui du radium. De sorte yuc 5,87.10-5 grammes de thorium produisent

le même effet thermique que 2,94.10-11 grammcs de radium. D’oil ^on conclut que le thorium ^{contenu dans} le sol de nome produit ^{h hii seul une} quantité ^{de cha-}

leur 20 ^fois supérieure ^{à celle} qui ^a été trouvée en

moyenne par Strrltt, par suite plus ^{de 600 fois} supé-

rieure à la quantité théorique ^{destinée à maintenir}

constante la température ^{intense du} globe.

Il est donc évident _{que si} les autres régions ^donnent

des résultats du même ordre _{que la} campagne rolnaine, ^il y aurait lieu de ^se demander pourquoi ^la

terre, ^au lieu d’être dans l’état où elle se trouve, n’est pas actuellement en fusion. Maintenir ici l’hypo-

thèse de Strutt, ^{serait réduire à moins de 4} milles

l’épaisseur de la croûte renfermant des substances radioactives, supposition évidemment absurde.

Il faudrait donc chercher alors une autre explica-

tion. On pourrait ^se demander, par exemple, ^{si la}

radioactivité évolue a l’intérieur du globe ^{comme i la}

surface. Peut-être les pressions qui règnent ^{dans les}

couches rocheuses profondes sont-elles suffisantes pour diminuer ^ou annuler les processus radioactifs.

De récentes expériences, ^{il est vrai, ont} montré qne l’activité du radium est insensible aux changel11ents

de pression. ^{Il faut} pourtant songer que dans lacroûtc

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terrestrc les conditions sont extrêmement dillé1-enlos,

la manière active étant a un état de dilution extrême ct soumise à des pressions ^{hors de} proportion ^avec

celles que ^nous connaissons.

De tqutes façons ^{comme il a été} dit, il convient d’attendre _pour voir si les résultats obtenus à Rome doivent ètre considérés comlne anormaux, ^ou si les terrains d’autres régions présentent ^{une teneur cn}

radium du même ordre. Alors, ^il faudrait aborder le

problème, qui ^se présenterait ^{comme un des} plus ^intn-

ressants dans le champ de la radioactivité.

La désintégration radioactive peut-elle ^être provoquée?

Parmi ^les problèmes actuels de la radioactivité, ^il

en ^{a un} dont la solution serait d’une importance capi-

tale pour l’avenir de l’humanité. ^{Je veux} parler ^{de la}

recherche d’un moyen qui permette de provoquer, ^ou même de hâter la désintégration radioactive.

Selon les calculs de Ilutllcrford, ^{le radium en se} désintégrant ^{doit mettre en liberté une} quantité d’éner- gie ^{environ ion} million de fois supérieure ^{à celle} qui

se manifeste dans la réaction chimique ^la plus ^éner- gique. ^Les quantités d’énergie qui, ^vu leur activité

aujourd’hui ^établie, doivent être emmagasinées ^dans

d’autres types de matière plus ^{commune, sont, selon}

toute probabilité, ^{du même ordre de} grandeur, ^{la dif-}

férence entre l’activité des métaux ordinaires et celle du radium n’étant qu’une différence dans la vitesse de

désintégration.

Si donc on arrivait à découvrir le moyen de pro- voquer ^à volonté la dissociation radioactive de la matière, ^{on viendrait à} disposer ^{d’une source d’éner-} gie dont ^{il est} difficile de se faire à présent ^la plus

lointaine idée. La désintégration ^de quelques grammes seulement d’une substance _commune, comme le fer

ou le plomb, ^{suturait à} produire ^ce qui exige ^actuel-

lement des lnillions de tonnes de charbon.

On conçoit qu’à ^ce compte ^la production ^d’un type

de matière déterminé, ayant ^un poids atomique ^infé-

rieur ii celui d’une autre, deviendrait pratiquement

secondaire. L’or résultant par exemple ^de la désinté-

gration du plomb ^{ne serait} plus qu’un sous-produit négligeable par rapport à la valeur de l’énergie ^mise

en jeu ^dans la transformation.

Voyons ^donc quels ^{sont les} signes précurseurs qui

nous donnent lieu d’espérer ^un jour ^la solution de

cet important problénme.

Dès le début des recherches de Becquerel, ^il appa- rut que la radioactivité de l’uranium n’est pas influen- cée d’une façon appréciable par ^aucun des agents phy- siques ^comme température, pression, ^{etc. Il faut} pourtant convenir que, dans l’état actuel de ^nos

connaissances, ^{il n’est} plus possible de considérer cette conclusion comme entièrement j usinée.

1)cs recherches récentes de Makovcr ont en effet nlis hors de doute qu’à ^une température supérieure ^à

10000 la désintégration ^{d’un au} moins des produits

de la famille du radium est sensiblement accélérée.

II peut être intéressant de rapprocher cette consta- tation du fait signalé par sir Norlllan Lockyer, que les étoiles les plus ^chaudes présentent seulement les spectres ^de l’hydrogène ^{et de} l’hélium, ^les spectres des autres éléments n’apparaissent que dans les étoiles à température relativement basse; ^ceci senlblcrai t confirlner l’idée que la température ^{est un} agent important ^{de la} dissociation atomique.

Le magnétisme pourrait ^{être un autre} agent ^{de ce} genre. ^Le phénomène ^{de Zeeinan montrc} l’action d’un

champ magnétique ^sur les électrons en monvenlent, et la déforlnation de leurs trajectoires ^a l’intérieur de l’atome. Ne peut-on supposer que ^sous l’action d’un

champ magnétique suffisamment intense ces trajec-

tions finissent par s’ouvrir, ^avec rupture des liaisons

intra-aiouiiques ?

Une autre raison de croire à la possibilité ^d’une désintégration artificielle est la facilité avec laquelle

nous pouvons provoquer dans bien des ^{cas une émis-} sion de rayons comparables ^aux rayons Becquerel, ^et

n’en différant _{que par} une moindre vitesse.

Ici la question ^se pose de savoir si ^une émission d’électrons implique nécessairelnent un processus de nature radioactive. Comment expliquer ^alors qu’on

n’ait jamais ^{constaté dans tous ces cas la} présence

de corpuscules ^de grandeur atomique, de rayons ^x.

Cette objection, grave ^au premier ^abord, perd ^tout

son poids ^{si l’on} réfléchit que l’absence des rayons «

ne résulte pas de l’impossibilité ^où nous sommes de les mettre en évidence. L’action ionisante et photo- chimique ^du corpuscule « ^n’existe que ^{si ce} corpus- cule a une vitesse supérieure ^{à une valeur} critique,

et sa charge positive n’est, comme nous l’avons dit, qu’un effet secondaire accompagnant l’ionisation par choc des molécules du _gaz. Il est clair que si la vitesse est trop faible pour produire l’ionisation du gaz, elle sera trop ^{faible aussi} pour produire ^la charge

du corpuscule par arrachement d’un électron.

Il _y a pourtant ^{un cas ail l’on} peut obtenir artifi- ciellement des _{rayons de} tous points analogues ^aux

rayons ^{u, c’est la} décharge ^{à travers} les gaz raréfiés.

L’analogie des radiations du tube à vide et de celles des corps ^actifs donne à penser qu’il s’agit ^{dans les}

deux cas de phénomènes ^{de même nature, le gaz ou}

l’électrode du tube subissant une véritable désinté-

gration. ^{De récentes} expériences ^{de J.-J. Thomson,} auxquelles ^{il a} déjà ^{été fait allusion, semblent concir-}

mer pleinement ^{cette nlanicre de voir.}

Pour conclure ^sur la possibilité ^d’une utilisation

méthodique ^de l’énergie radioactive, je dirai que si la solution du problème parait lointaine, elle ne

semble _pas inaccessible. La radioactivité est dans l’état

ou se trouvait l’électricité il y ^{a un} siècle. Los

quelques milligrammes ^{de radium de nos} laboratoires, représentent l’analogue ^{de la} pile ^de Volia. Il ne s’en suit pas qu’il ^{soit illusoire} d’espérer pour ^un avenir

plus prochain qu’on ^{ne pense, la mise à notre} disposi-

tion d’une source d énergie ^{dont notre} esprit ^tenterait

en vain de concevoir aujourd’hui ^les applications.

[lleçii le 2 décembre 1907.]

REVUE DES TRAVAUX

REPRODUCTIONS - EXTRAITS - ANALYSES - INDEX BIBLIOGRAPHIQUE

Radioactivité

Travaux sur la radioactivité effectués de mai à octobre 1907. - 0. Hahn (Zeils. f. Electrochemie,

n° 45, p. 175, 1907).

Sur la radioactivité. - Voller (Zeils, fiii Electroch., 13, ^n° 27, 1907).

Recherches ^{sur la} radioactivité existant dans

l’atmosphère.- ^{G. A. Blanc} (il ^lVuovo Cimento, sept. 1907).

^{Sella, Bumstead et Burbank ont constaté} depuis longtemps que si l’on expose ^assez longtemps ^{à l’air}

libre un fil métallique chargé négativement, ^{il se recouvre}

d’une radioactiv ité induite qui, ^{à côté} des caractères propres

au radium, présente ^{aussi ceux du thorium.} Malgré ^{cela, Eve}

dans ses récentes expériences, attribue la presque totalité de l’ionisation atmosphérique ^{à la} seule activité du type

radium .

M. Blanc a fait à Rome des mesures systématiques ^de

désactivation de fils métalliques soumis ù l’induction _pen- dant des temps variables. La théorie indique que le lnaxi-

mum d’activité induite doit s’obtenir, pour le ^cas du ra-

dium, après ^une exposition de 5 heures l, pour le ^cas du thorium après ^une exposition de 72 heures 5. Les courbes

expérimentales répondent ^{bien à cette} prévision. ^{Selon la}

durée de l’exposition, ^{on a} obtenu des courbes montrant que 20 pour 100, 40 pour 100 ^ou 80 pour 100 de l’activité ini- tiale appartient ^au type ^thorium.

La fraction d’activité du type ^radium est, ^{comme beau-} coup d’expérimentateurs ^l’ont déjà remarqué, très variable d’un jour à l’autre. L’activité du type ^{thorium est} heaucoup plus constante, ^ce que M. Blanc attribue ^à l’influence moindre dos variations barométriques ^sur l’émanjtion du thorium occluse dans le sol, ^ces variations étant toujours

très lentes par rapport ^à la durée de vie de l’émanation.

D’après ^M. Blanc, ^{une bonne} partie ^{de la radiation} péné-

trante découverte par Butherford ^et Cooke a la surface du sol doit revenir a la transformation du thorium B en

thorium C.

D’ailleurs, ^la proportion ^des activités induites du type

thorium et du type radium recueillies par ^un fil ne permet

pas de conclure à la proportion existant dans l’atmosphère.

Il faudrait connaître en outre le rapport des mobilités et des coefficients de diffusion. Pour se faire une idée de la

proportion ^des deux activités par unité de volume d’air

atmospl1érique, ^{M. Blanc a} employé l’artifice de Sella, qui

consiste ii précipiter ^la totalité des matières radioactives par l’effluve. Il ^a trouvé ainsi que les ions dus ^au thnrium sont environ 10 ou 20 fois moins nombreux que ^ceux dus

au radium. Il semble d’ailleurs _{que les} ions du thorium donnent plus facilcment rle gros ^ions que ^{ceux du} radium,

Léon BLOCII.

Sur l’accumulation de substances radioactives dans les végétaux. - ^Camillo Acqua (Rend. ^Acc.

Liiicei, 116 septembre 1907).

^MM. Tarchanoff et Mol- denhauer ont publié ^un travail Sur la radioactivité ind II ile et naturelle des plantes ^{et sur son 1 ôle} probable ^{dans la}

croissance des plantes.1 ^{où ils} pr,-tendent avoir observé dans les graines de différentes céréales une radioactivité très intense, susceptible ^{de se} man i fester par des effets photo- graphiques. ^M. Acqua ^a repris ^avec grand ^{soin des} expé-

riences de ce genre ^et arrive à une conclusion complète-

ment négative. Léon BLOCH.

Nature du rayonnement ^des substances radio- actives.

E. V. Lerch (Zeits. für Electroch., 13, p. 572, 1907).

Sur la détermination thermique ^{de la radio-}

activité des substances usuelles.

H. Greinacher

(Ann. der Phys., ^{NI 11,} 190ï).

Depuis les célèbres

expériences ^{de Curie et Laborde sur le} dégagement ^calori- fique des sels de radium, ^{on a} entrepris de différents côtés de mettre en évidence par des moyens thermiques ^{la radio-}

activité d’autres substances. Pegram ^et Webb, employant

eux aussi la méthode des vases de Dewar, ^{ont mis en évi-} dence dans le cas des composés ^du thorium des différences de température ^allant jusqu’à ^{0°,4. Pour les substances}

communes, la méthode theimique semblc d’ahord ne pas

pouvoir s’appliquer, ^{car nous} connaissons la limite supé-

rieure (extrêmement petite) de la radioactivité qu’on peut

leur supposer, et, ^{si nous} comparons ^cette radioactivité à celle du radium, ^nous voyons que pour ^{obtenir une dif-} férence de température perceptible, il faudrait employer

des masses de substance inacceptables. Pourtant, depuis ^les

derniers travaux de Bragg ^{et de} Ilutherford, nous savons

que la radioactivité, mesurée par les procédés ^électromé.

triques, ^{ne se} révèle que lorsque ^les vitesses des parti-

cules ^a émises par la substance ^{sont très} grandes. ^{Pour des}

vitesses moindres, l’action ionisante disparaît brusquement,

mais l’action calorifique ^{subsiste. Il n’est} donc pas absurde de rechercher, par la méthode des ^vases de Dewar, ^une radioactivité latente des substances usuelles, ^{et c’est ce} qu’a fait M. Greinacher.

Les corps étudiés ^ont été : Zn 8°4’ ^Cd SO4, Mg 804 ; Zn, Cd, (V02 N03)2’ Ilcr ^et Bi. La différence de température

entre ces corps ^et l’enceinte extérieure a toujours ^été

inférieure à 0,01°.

1. Bull. Acad. des sc.’ellces de Cl’acovie, ^n° 9, 1905.