Sur le rayonnement très pénétrant observé dans l'air et l'origine de ce rayonnement

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l’origine de ce rayonnement

Th. Wulf

To cite this version:

Th. Wulf. Sur le rayonnement très pénétrant observé dans l’air et l’origine de ce rayonnement.

Radium (Paris), 1910, 7 (6), pp.171-178. �10.1051/radium:0191000706017101�. �jpa-00242416�

gence de ^{ses résultats et} de ceux de Me Lennan ne

provient pas d’une différence ^de méthode.

L’atomicité du rayonnement dans les sels de potas- sium me parait ^{donc un} point ^{assez bien} acquis ^{u la}

suite des résultats que je ^{viens de} rapporter.

Il se pose ^{en outre une} question qui ^{est la sui-}

vante : le rayonnement ^en questitn ^est-il spontané,

ou est-il du à l’action secondaire d’une radiation très

pénétrante d’origine extérieure, _par exemple ^{la ra-}

diation pénétrante ^{de Cooke?}

On _{sait que} cette dernière, d’après ^{tous les auteurs} qui ^{s’en sont} occupés, présente ^{des maximums diurnes}

ct nocturnes dont l’amplitude ^{relative est} généralement supérieure ^à 8 pour 100 (jusqu’à ²⁵ pour lu0/1. ^Je

nie suis posé ^la question de savoir si le phénomène qui ^nous occupe présente, ^aux différentes heures de la journée, ^des variations de cet ordre.

Je n’ai jamais pu ^mettre de semblable cffet en évï- dence. Les expériences qui portaient ^sur plusieurs journées ^ont quelquefois donné des variations conti-

nues provenant ^d’une dissymétrie croissante entre les deux chambres d’ionisalion de l’appareil ^décrit plus

haut ; ^{mais dans les mesures} faites dans ^une même

journée, les variations ne dépassaient guère ⁴ pour 100

et ne présentaient pas de variations systématique. ^Les

variations de pression ^{et de} température ^{suffisent à} expliquer les fluctuations observées.

J’obtenais, par exemple, ^{dans une série de mesures}

les résultats suivants (chaque ^{nombre est} le résultat de la moyenne de six ^{mesures très} concordantes).

Les mesures qui portent ^{sur un} intervalle de deux

ou trois heures présentent ^une concordance ^{de 1 ou} 2 pour ^{100, ce} qui ^{montre que la} comparaison ^de

deux sels ou la mesure de l’absorption par ^{un écran} peut ^{se faire avec une} précision ^assez grande : ^une

telle comparaison nécessite, ^en effets, ^{deux mesures dont}

la durée totale ne dépasse guère ^{une heure et demie.}

Les expériences de MM. Elster et Geitel effectuées, dans les mines de carnallite de Stassfurt, constituent

également ^une preuve convaincante de la spontanéité

du rayonnement.

Le rayonnement qui ^nous occupe semble donc bien

présenter le caractère atomique ^et spontané du rayon- nement des corps radioactifs, ^mais actuellement le

terme de radioactivité implique ^une hypothèse précise

sur l’origine deces rayons, qui, ^{dans le radium, sont}

dus à une désintégration ^{de l’atome. Tant} qu’on

n’aura pas mis ^{en évidence} des produits de destruc- tion du potassium, produits ^{actifs ou non, on n’aura}

pas ^le droit d’affirmer d’une façon absolue que le rayonnement n’est pas ^créé par ^un mécanisme diffé- rent, par exemple ^une intégration de l’atome.

M. Debierne m’a fait remarquer que dans ^la série de Mendeléeff l’argon ^{et le} potassium présentent ^une anomalie, ^leurs places ^étant intervertis _par rapport

à l’ordre des poids atomiques (K

39,1, ^Ar

39,9)

et l’on peut ^se poser la question ^{de savoir si l’activité}

inattendue du potassium ^ne serait pas ^le résultat d’un lent travail intérieur tendant à combler cette lacune.

On doit remarquer d’ailleurs que malgré ^{l’activité}

considérable du rubidium l’anomalie ne se retrouve pas dans les poids atomiques du rubidium et du kryp-

ton (Rb= ^85,4, Kr=81,8). llTéanmoins, la remarque

précédente ^n’est peut-être pas ^à négliger pour ^une étude ultérieure de la question.

[Manuscrit reçu le 22 Juin 1910].

Sur le rayonnement ^très pénétrant ^observé

dans l’air et l’origine ^{de ce} rayonnement

Par _{Th. WULF}

[Collège St-Ignace, ^à Fauquemont (Limbourg Hollandais)].

Déjà ^{en 1785, Coulomb observa} qu’un corps charge

d’électricité se déchargeait ^à l’air, ^et que ^cette perte était trop grande pour ^être expliquée par l’insuffi-

sance de l’isolation. Il conclut de lâ que l’air lui- même enlevait une partie ^{de la} charge électrique

Cette découverte resta malheureusement presque in

connue. Coulomb avait précédé ^son temps. ^{Dans la} physique ^{du siècle} passé, ^{il ne se trouvait} guère ^de place pour

découverte.

En 1850, Matteucci pouvait développer ^{cette dé-}

couverte, ^{en montrant} que dans ^une petite ^enceinte close, pour des potentiels suffisamment élevés, ^la

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191000706017101

perte ^de charge n’est pas proportionnelle ^au polen- tiel, mais que toujours ^{une certaine} quantité ^d’élec-

tricité se décharge, quelle que soit la valeur du

potentiel ^du champ électrique.

C’est seulement après que M. Arrhenius ^eut élu- cidé, ^en 1887, l’ionisation des électrolytes, que V. Roentgen ^eut découvert, ^en 1895, l’ionisation de l’air par les hayons X, ^et _{duc M.} Becquerel ^{eut dé-}

montré le même pouvoir d’ioniser l’air pour les mi- néraux de l’uranium, que le ^terrain fut sufflsamment

préparé pour le développement de la découverte de Coulomb. On trouva que l’air ordinaire est toujours ionisé, ^en quantité fort variable. l’IQI, ^Elster et Geitel

en Allemagne, ^et indépendamment d’eux M. C. T. R.

Wilson ^en Angleterre, ^{firent ces mémes} observations.

D’abord on supposa que l’air s’ionise spontanément,

en considérant ^ce phénomène ^comlne analogue à ^celui qui ^a lieu dans les électrolytes, ^{et tout} particulière-

ment, parce qu’on ^trotiva que l’air, ^{dans une enceinte} complètement ^{close, reste} toujours ^{ionisé à un certain} degré.

Entre temps, ^{les traces du radium se} découvraient presque partout. Après avoir constaté que ^tous les rayons ^émis par le radium possèdent ^le pouvoir ^ioni-

sateur d’un gaz, ^et que quelques-uns ^{d’entre eux, en} particulier les rayons y, découverts par M. Villard,

en -1900, ^{sont en état de traverser un écran métal-} liquc upais ^{mème de} plusieurs centimètres, MM. El- ster et Geitel se posèrent ^la question suivante : l’iali- sation de l’air n’est-elle pas également ^{un effet du}

radium? Un parvinrent ^{en 1901 à} recueillir de l’air ambiant une quantité considérable de produits ^de décomposition ^{du radium sur un fil} chargé pendant

deux heures à un haut potentiel négatif. Ainsi avait-

on trouvé une cause capable ^de produire ^constam-

ment de nouveaux ions dans l’air : l’émanation du radium. Or l’émanation du radium se détruit à moi- tié pendant chaque période ^{de 5,8} jours; donc, ^elle

ne pouvait ^{être la cause} de l’ionisation dans une en-

teinte parfaitement close; ^car l’ionisation, abstraction faite de certaines variations, ^reste constante, ^c’est- à-dire que de ^nouveaux ions sont produits sans cesse.

Les observations ultérieures montrèrent que les

parois ^de l’enceinte elles-mêmes émettent constam-

ment des _rayons, et particulièremcnt les rayons ^i,

qui ^{ont ule activité} ionique ^{très forte.} Après d’autres, ^M. Campbell i, ^{en 1905, en}

donné la preuve.

Dans la suite, ^MM. Rutherford et Cookc’

et en

même temps ^{MM. Me Lennm et} Burton3 constatèrent que l’ionisation ^d’une quantité d’air enferlné dans une

enceinte diminue beaucoup, ^{si cette dernière est en-} veloppée d’une couche épaisse ^de plomb. ^{Dès lors, il}

1. CUIPBELL, Jahl’buch der Radioaktivität und Electronik, (1906), ^245L

2. RCIHERFOUD et CoohE, Phys. ^{Hel’.. 16} (1905) ^185.

5. Mc LENNAN et BURTON. Phys. ^{Rev.. 1.6} (1905) ^184.

était démontré qu’on ^avait affaire, ici, ^{à une radia-} tion qui, ^{du dehors,} pénètre ^{dans les vases métal-} liques ^{et ionise l’air intérieur.}

D’où viennent donc ces rayons y, pénétrant ^tout

et toujours ^{actifs? Les avis, à ce} sujet, ^{étaient aussi} partagés que possible. ^M. S trong 1 démontre, ^en 1908, que ^ces rayons ^ont leur point ^de départ dans l’atmo-

sphère ; M. Mc Lennan 2 conclut de ses expériences qu’ils proviennent de la terre; QI. Mache et M. Rim- mer 3 ont l’idée _que les produits ^de décomposition ^du

radium contenus dans l’atmosphère ^sont attirés par le champ électrique ^à la surface de la terre, d’où ils émettent les rayons y ; enfin M. Arrhenius et ses dis-

ciples

affirment que ^ces rayons viennent de l’uni- vers, probablement ^{du soleil.}

Dans les recherches à exposer ici, je ^{ne me base}

pas ^{sur une} hypothèse déterminée, mais j’ai ^tàché simplement ^{de trouver} par voie d’expérience l’origine

des rayons, quelle que soit celle de ^ces hypothèses qui pût ^{se confirmer.}

Les instruments employés ^{sont décrits, dans un}

mémoire détaillé5 de la Société scientifique ^{de Bru-}

xelles. La plupart ^du temps, ^{on usait de} deux, _par- fois même de trois appareils simultanément. On pou- vait ainsi distinguer ^tout de suite des oscillations réelles temporaires ^du rayonnement, ^les dérange-

inents quelconques ^d’un appareil, ^{les erreurs de lec-}

ture, ^{etc. En cas} d’expériences ^sur l’influence de

l’endroit, ^{on faisait} épreuve ^et contre-épreuve ^en

même temps. ^{De celtc manière, par} contre, les oscil- lations temporaires ^{étaient éliminées.}

Au cours des expériences, ^il eût été à souhaiter de

pouvoir ^enfoncer simplement ^{sous l’eau un} appareil.

A cette fin, ^on le mit dans une caisse solide de fer

galvanisé, ^soudée complètement. Pour donner pas- sage u la lumière, ^on y avait l1lastiqué ^deux petites fenêtres, protégées ^{en outre} au-dessous de l’eau par

un volet. Dans la paroi supérieure, ^{le mécanisme de} charge tournait dans un tuyau poli graissé. ^{S’il était}

mis hors d’usage, ^{il était} également rendu étanche au

moyen d’un chapeau ^vissé par-dessus. ^Par conséquent,

l’air ne pouvait pas ^se renouveler dans l’espace ^am-

biant. Cet appareil ^{m’a rendu maints services} signalés.

Pendant ces expériences, j’ai ^{eu le bonheur de} jouir

de l’appui ^le plus prévenant ^{de la} part ^{de tous. Tout} d’abord, ^mes meilleurs remerciements aux nEL PP.

Bénédictins de Maria-Laach. Grâce à leur obligeance, j’ai pu opérer ^{en toute liberté sur le lac. En} partieu.

lier, ^en Bel,,i(lue, j’ai ^{rcncontré le} plus vif ^{intérêt et}

l’accueil le plus ^{affable. Je veux surtout} cxprilner ^ma

reconnaissance à M. de Pierpont, ^le propriétaire ^des

1. Snw:BG, Physikalische Zeitschrift, ⁹ (1908) 117.

2. Me LENNAN, Physik. Zeitschrift, ⁹ (1908) ^440.

5. MACHE et RIMMER, Pli ys. Zeitschrift. ⁷ (1906) ^617.

4. RICHARDSON. Nature. 73 (1906) ^607.

5. Voir 2e partie des Annales de la Société Scient. de Bru-

xelles, pp. 1-87.

magnifiques grottes de Ilan. Merci aussi a MM. les Directeurs de mines Evrard a Charleroi, Lambiottc à Auvelais et à leurs aimables ingénieurs ^{MM. André et}

De Vogel. ^{En Hollande enfin, notre voisin, M. l’archi-}

tecte Joosten, ^{m’a rendu} possibles plusieurs ^recher-

ches du plus grand ^intérêt.

Les questions que j’ai ^examinées successivement sont les suivantes :

1. Quelle ^{est la} production ionique, à ^l’inté-

rieur d’un vase fermé, ^causée par ^les rayons

qui pénètrent ^{du dehors,} par opposition ^aux

effets provenant, ^d’une part, ^de l’isolation défectueuse et, d’autre part, des rayons qui proviennent ^des parois ^{du vase?}

A cette question ^se rapporte ^tout d’abord l’ol)ser- vation mentionnée déjà plus ^d’une fois, que les murs

des maisons eux-mêmes émettent des rayons y. Selon

une communication précédente’, ^cet accroissement dans l’intérieur de notre collège, ^{construit en} briques,

s’élève a 24 pour I00 ^ou 5,6 ^ions par seconde. ^{Et ce}

phénomène, je l’ai constaté considérablement plus

fort encore dans l’abbaye ^de Sainte-Marie-au-Lac, près

de Andernach sur le Rhin, ^où j’ai passé quelques jours pour y observer le rayonnement ^sur le lac. Dans

une aile, construite en tuf’ volcanique, il y ^{a environ}

50 _ans, le rayonnement ^{alla de 20,4 en dehors} (neuf ^heures d’observation) jusque ^{54,1 à} l’intérieur

(vingt-six ^heures d’observation), cela fait 13,7 ^ions

par seconde. Un échantillon de cette pierre ^{se trouva} aussi, d’après ^une expérience que M. le professeur

Gockel ^{a eu} la bonté de faire, considérablement plus

radioactive _{que les} basaltes ne le sont d’ordinaire.

Dans l’ancien château Hollandais de Wijnandsrade

construit en briques, il y ^a 200 ans, je n’ai pas ^ren- contré une influence des mures.

Le tableau 1 donne l’excédent du rayonnement ^dans diverses maisons

le rayonnement ^{au dehors.}

Il s’ensuit donc la nécessité de faire toutes les ol)- servations en plein ^air,

^{d’établir au muins l’in-}

fluence des parois, afin que les résultats des différents savants soient comparables ^{entre eux.}

Pour trouver le nombre d’ions produits par les

rayonnements extérieurs, il faut les supprimer ^autant

que possible. ^La différence montrc alors avec sûreté

quel ^{effet a} été causé du dehors.

Déjà antérieuren1ent, j’avais trouvé dans les grottes crayeuses, situées à proximité ^de Fauquenlont-

Maestricht et en partie aussi dans le Limbourg belge,

une diminution considérable du rayonnement total.

D’où il ressort que 42 pour 100

moins sont le

produit ^du rayonnement extérieur. La question ^était donc, ^avant tout, de savoir si les rayons y

mani- festaient également ^{dans les} grottes.

1. Th. "’I:LF. L’Electromètre bifilaire ^et

applications,

cf. 2e partic des ANNALES. pp. 1-87.

Si cela a lieu, ^le rayonnement ^{est encore} plus grand

et, ^au _moyen de parois ^en plomb, par exemple, ^on

Tableau I.

Rayonnement ^des

^{de bâtiments.}

peut le diminuer davantage. Après ^{avoir fait} quelques

essais avec le compteur ionique ^{d’Ebert, et trouve en}

moyenne ^une production ionique 12 ^f’ois plus ^forte qu’en plein air, ^on devait conclure _que l’atmosphère

des grottes ^{contenait une} quantité d’émanation assez

forte.

Les essais pour prouver ^la présence ^{de ce gaz par}

activation d’un fill restèrent d’abord vain, ^{1t cause} de la grande llumidité de l’intérieur. Enfin on réussit, gruce ^à l’ell’ct merveilleux produit par les crochets de Gockel, ^{à maintenir} chargé à 500 volts pendant ^trois

heures, ^{un fil de cuivre au} moyen de la batterie à eau

de Herweg. L’électrolètre servant aux observations

se trouvait dans une maison voisine, II la sortie de la grotte. Rapidement ^{mis dans} 1"électroiiiètre, ^{le fil}

montra une activité si grande, que les deux fils de l’électromètre s’étaient déjà rejoints, ^avant qu’on prit

lire leur position. ^Ensuite, l’électromètre fut porté ^à

une haute charge, jusqu’à ^{ce que les} (ils soient sortis du champ ^{visuel et,} d’après le tic-tac d’unc horloge,

on nlcsura le temps pendant lequel ^{un fil} parcourait

10 gradualions de l’échelle. L’activité s’éteignit rapi-

dement _et, quatre ^heures après, plus ^{rien ne se fai-}

sait remarquer. ^Pour comparaison, le même fil fut

chargé ^{ii la même} hauteur, ^{hors des} grottes, ^{et sou-}

mis à une épreuve ^{dans le même} lllstrlllllent. Malgré

la brève exposition ^{de trois heures,} l’actiBlté pouvait

être poursuivie maintenant trente heures durant et, il coté du radiuiii, ^une induction du thorium bien sensible

manifesta aussi. L’ionisation initiale s’éleva à 26 pour 100 de thorium. Dans les grottes,

une courbe de radium tout ii fait identique ^{à celle}

que )1. ^et Mme Curie ont donnée du radium pur s’etait laissée apercevoir, de manière que la quantité

de radium, qui s’était accurnulée

le fil dan; les grottes, ^était préeisérnent ^{150 t’uis} plus ^grjndu qu’en

1. loir les détaib de

recherches dans le Incmulfe cité.

dehors. J’ai cherché, à diliérentes reprises, ^{mais sans}

aucun succès, ^{à trouver dans} l’atmosphère ^des grottes,

une émanation ou bien une induction de thorium.

De la grande production d’émanation, ^{on devait} conclure _que des rayons y provenaient aussi de l’atmo-

sphère ^des grottes, ^et que le rayonnement ^{total se} laissait réduire encore beaucoup plus. ^{A un endroit}

des grottes, ^{se trouve une mare d’eau assez étendue.}

Venait-on a enfoncer l’appareil ^{dans l’eau, la} paroi supérieure supportait ^{une couche d’eau} épaisse ^d’en-

viron 50 ^{cm :} il se montrait, ^en effet, ^{une diminu-} tion ultérieure du rayonnement de 2 volts ii l’heure,

ou bien de a à 4 ions à la seconde. D’où, ^en moyenne, 46 pour 100 du rayonnement, ^{ou 10 ions à la se-} conde, ^sont produits uniquement par le rayonnement pénétrant ^extérieur.

J’ai répété ^ces expériences ^{en me servant de diffé-}

rents moyens et surtout de pierres absorbantes, ^en Allemagne ^dans l’eau du lac de Maria-Laach, ^{en Bel-} gique ^{dans les fameuses} grottes ^de Han-sur-Lesse, dans l’eau de la Meuse à Namur et dans les houil- lères de Charleroi ^et d’Auvelais. Mais jamais je ^n’ai

trouvé de diminution du rayonnement plus ^considé-

rable _que de 10 ions à la seconde ^au em3 ; ^mais quel- duefois ^{dans la} grotte ^{de Han il} atteignait presque 10 ions. De façon qu’on peut ^conclure que 10 ^{ions à}

la seconde constituent le plus grand effet que produi-

sent les rayons y dans ^{cette contrée.} Le tableau II

Tableau II.

Absorption ^du rayonnement pénétrant.

donne le montant d*absorption que j’ai ^{trouvé dans}

les diverses expériences. ^La première ^{colonne donne} l’épaisseur ^{des couches} absorbantes et la dernière les différences en ions, c’est-à-dire la diminution de la radiation dans les mines, ^{contre les valeurs observées} immédiatement avant et après ^en dehors. Les valeurs

sont les moyennes et, pour permettre ^{une estimation} de la valeur des différents nombres, ^{on a} ajouté ^dans

la seconde colonne les durées des observations emplo- yées pour ^{tirer ces} moyennes.

Il ^va de soi que la diminution dans une mine est

plus petite, ^ou peut-être ^{même nulle, ou au contraire}

le rayonnement plus grand, quand les roches émet- tent elles-mêmes des rayons y. Et il semble _que les schistes dans les mines de Belgique, ^{comme l’eau de}

la Meuse, contiennent de faibles quantités ^{de radium.}

D’un grand ^{intérêt au} point ^{de vue} géologique ^est

l’observation faite à Fleurus, ^en Belgique, ^{dans une}

mine de barytine. ^{On sait} que, quand le sulfate de

baryum ^se précipite, ^il prend le radium en grande partie ^avec lui. Comme on n’a pas ^{trouvé un} rayon- nement dans la mine de barytine, ^{il s’ensuit} que ^ce

baryte ^s’est précipité ^{d’une solution} extrêmement pauvre ^en radium.

2. Ce rayonnement vient-il de l’atmosphère

ou du sol?

Il résulte de la grande propagation des substances radioactives, qu’il ^est invraisemblable a priori que tous les rayons actuels viennent d’une ^source détermi- née. Puisque ^{l’air aussi bien} que le sol contiennent l’émanation du radium, ^ses produits ^de décomposi-

tion émettront aussi des rayons y, dans les couches in- férieures de l’atmosphère. ^La question ^{doit donc être} comprise, ^{tout d’abord, de la} manière suivante :

quelle ^{est la source d’où} proviennent ^en majeure partie ^ces rayons? ^Les opinions ^{à ce} sujet, ^comme je

l’ai déjà ^dit, divergent beaucoup. ^Mes expériences indiquent ^toutes la terre, comme source principale

des rayons y. Les preuves nombreuses reposent ^{sur le} fait que, même les moindres changen1ents ^{de lieu} (1 ^à

5 m) emportent ^{avec eux} parfois ^des différences

considérables de rayonnement.

Déjà ^M. Mc Lennan 1 avait trouvé que le rayonne- ment, ^sur la glace ^{du lac Ontario,} diminuait de 15,2 jusqu’à ^{8,6 ions au cm3 et à la} seconde. J’ai trouvé une diminution pour ainsi dire égale, ^{sur le}

lac de Maria-Laach, ^{dans une} cabine de bain éloignée

seulement de 40 m du bord. Au milieu du lac, ^{à une} distance d’environ 1 km du bord, ^le rayonnement

n’était plus sensiblement moindre _{que dans} la cabine de bain. Et après que l’appareil ^{eïlt été} plongé ^au fond, ^{à une} profondeur atteignant environ 12 m, la diminution entre surface et profondeur ^était égale-

ment moins appréciable.

Il semblait donc qu’une ^{couche d’eau} beaucoup

moins étendue affaiblirait sensiblement le _rayonne-

ment. Je le pouvais ^{constater d’abord sur un} étang

de Wijnandsrade, ^{à une lieue de} Fauquemont. L’ap- pareil ^était placé ^{sur un} petit radeau, ^{à une distance}

1 Me LENNAN, Pjiysilz, Zeitsckrift, ⁹ (1908) 440.,

de 10

du bord. Ensuite, je fis la même constata- tion sur un étang ^encore plus petit, ^{dans notre} jar- din, ^{où les bords n’étaient} éloignés ^{que de 5 m. Et} puis ^{encore, une autre fois, dans un} réservoir d’eau

maçonné, d’une section de 1 n12 et d’une profondeur

de 2 _{m ;} et même sur un sentier passant ^{sur un} petit

ruisseau d’une largeur ^{de 70 cm et d’une} profondeur

de 25 cm. Dans tous ces cas, la diminution du rayon- nement était nettement perceptible, ^{comme le ta-}

bleau 111 le met en évidence.

Tableau III.

Diminution du rayonnement y

^l’eau.

Donc de ces observations, ^{faites en} différents en-

droits, ^{il ressort} clairemcnt _que la plus grande partie

du rayonnement provient ^{du sol. Durant} les observa- tions faites sur l’étang ^à Fauquemont régnait, ^un ,jour, ^{un vent} violent, qui certainement ne soufirait pas de diversité dans la composition ^{de l’air sur le} petit étang ^{et sur le sol. Des} preuves plus amples ^à l’appui ^{de cette} affirmation résident dans les obser- vations suivantes, qui portent plus ^loin.

3. Comme le rayonnement ^{sort de la terre,} il reste à savoir s’il provient ^{des inductions}

du radium accumulées à la surface de la terre

(en conséquence ^{de sa} charge négative), ^ou

bien de l’intérieur de la terre?

Cette question pouvait ^être résolue facilement. Sur

une prairie, ^une pièce de gazon fut enlevée avec la terre et, ^{au milieu} de cette place ^{libre, on} pratiqua

un trou d’environ 70 cm de profondeur, ^dans lequel

fut enfoncé l’appareil, ^{recouvert de 20 cm de terre.}

Le rayonnement de la surface ne pouvait ^donc plus

atteindre l’appareil, ^{si ce n’est à} travers cette couche de terre de 20 cln. Donc, s’il était la cause principale,

le rayonnements devait maintenant beaucoup ^diiiii-

nuel’ et, ^au contraire, augmenter sensiblement, ^{si le} rayonnement provenait de l’intérieur de la terre.

Il arriva, ^ce que l’on avait prévu, ^2cn accl’oisi:e- ment du l’ayonnelnent extérieur de 23,9 ^à 30, 1, ^ou

une augrnentation ^de 6,2 ^{ions à} la seconde. Le ta-

bleau IV contient les résultats d’un jour ^d’observa-

tion en parliculier.

Tableau IV.

Augmentation du rayonnement ^à l’intérieur de la

Donc le rayonnement provient, ^{selon son effet} prin- cipal, de l’intérieur de la terre; d’ailleurs, ^{à cause} de l’absorption, ^le point ^de départ des rayons y ^ne

peut être situé qu’à 1 ^m peut-être ^en dessous de la surface de la terre.

Cette conclusion pouvait ^{être encore} confirmée par

quelques ^autres phénomènes. ^{La craie} de l’cndroit se

montra, après ^{recherche dans les} grottes, d’une inac- tivité extraordinaire, résultat confirmé aussi par ^M. le

professeur ^{Gockel, u} qui je ^fis parvenir ^un échantillon de la pierre. Si donc le sol est le point ^de départ ^des

rayons y, dans ce cas le rayonnement ^{devait être} plus ^{faible aux} endroits où la craie sort du sol que, par exemple, ^à la surface du champ de labour. alliais si le rayonnement part ^de la surface de la terre, de-

venue radioactive par l’émanation ^de l’atmosphère, ^la pierre souterraine ne peut produire d’influence.

Par hasard, ^{il se trouva une} plnce convenable où

un bloc d’environ 2 m de long ^{sur 1,5 de} large ^émer- geait ^{de la} prairie. ^Le rayonnement ^{sur le bloc} crayeux ^{était de} 15,6 ions, tandis que 5 ^m plus ^loin,

sur une colline de terre de formation semblable, ^et

couverte de gazon, le rayonnement ^monta à 19,4 ions,

soit une différence de 5,8 ^{ions à la seconde.}

On voit facilement ici que les résultats peuvent

être soulnis à un examen bien étendu. On sait que la

quantité ^{de radium,} que les différentes espèces ^de pierre contiennent, ^{est très} variable. Donc, le rayon- nement pénétrant ^{devrait être} proportionnel ^à la quan- tité de radium (ou ^{bien de} thorium) ^{contenue dans}

les pierres. ^{Si cela est constaté en} général, ^{alors on}

un moyen très simple ^et rapide pour apprécier ^la quantité de radium que contiennent des matériaux

non connus. Une contre-épreuve serait enfin à essayer

en ballon. Si les rayons partent ^du sol, ils doivent devenir d’autant plus faibles que l’on s’éloigne ^{de la}

surface de la terre. De l’absorption, que les différents

rayons éprouvent dans les différentes substances, ^on

peut conclure que les rayons y seraient réduits de

moitié par ^une couche d’air d’environ 80 m. Dès

lors, ^{à une} hauteur de 700 _m, dans laquelle ^{le ballon} pourrait facilement se maintenir quelques ^{heures, il}

ne resterait plus que 1 pour 100 du rayonnement ^à la surface de la terre.

4. Les matériaux du point ^de départ (ra-

dium et thorium) gisent-ils ^dans les couches

supérieures ^{de la terre, ou} bien sont-ils des

produits ^de décomposition d’une émanation

qui provient ^{de couches} plus profondes?

Les produits ^de décomposition du thorium ne peu- vent pas, à ^cause de la brièveté de l’existence de son

émanation, ^tirer leur origine ^de grandes profondeurs.

Ou l’émanation du thorium se trouve dans l’air en

quantité appréciable, ^son point d’origine ^{est situé}

dans les couches supérieures ^du sol. Pour le radium, l’autre cas serait aussi possible : l’émanation yien- drait de plus grandes profondeurs, ^soit par diffusion, soit par la respiration continuelle du sol. Cette ques- tion peut naturellement moins encore que les précé- dentes, ^{être résolue en} général par ^une expérience.

Il ne s’agit ^ici que d’un essai.

Grâce à la bonté de Il. l’architecte Joosten, je pus

utiliser, ^{dans sa} fabrique ^à pierre ^{de ciment, deux} grands cylindres ^en béton d’une hauteur de 1 m et

d’un diamètre de 90 ^cm. Après qu’un ^essai préalable

eût montré que les parois épaisses ^{de 10 cm ne} rayonnaient pas, ^mais absorbaient même une partie

du rayonnement ordinaire, je fis remplir ^{un des} cylindres ^{de ces} matéi-iaux du sol qui ^{s’étaient nioit-}

trés doués d’émission de rayons y. Seul au centre resta un petit espace libre, ^{destiné à recevoir} l’appa-

reil. Gràce aux parois épaisses ^{en ciment et à sa situa-}

tion à l’air libre, cette motte de terre était soustraite à la respiration ^{du sol.}

Si donc le rayonnement y, dans le sol, ^{tirait son}

origine ^des produits ^de décomposition ^{d’une émana-}

tion immigrée là, alors elle devait s’éteindre lente- ment. Mais si, ^au contraire, la substances primitive-

ment radioactive était située dans cette couche

supérieure ^{de la} terre,-le rayonnement ^{devait con-}

tinuer.

Pour contrôler, ^{on observa} toujours ^{dans le second} cylindre ^{vide, une à} deux heures durant, ^{avant et} après chaque ^{essai avec les} matériaux du sol.

Quand l’appareil était enterré dans le sol même, la différence montait à 7,8 ions à la seconde.

Le premier ^{et surtout le deuxième} jour après ^le remplissage ^du cylindre, ^{il se} manifestait un rayonne- ment sensiblement plus ^{faible, et} je croyais déjà ^avoir

affaire à l’émanation qui ^se décompose. ^{Mais le troi-}

siëme jour ^le rayonnement commençait ^à augmenter,

et le quatrième jour ^il atteignait presque le ^montant

qui s’était montré dans le sol même. Après ^{cela, on}

continua l’observation ; mais la stabilité espérée ^{ne se}

produisit pas. Le rayonnement ^{monta et descendit} continuellement. La valeur la plus ^haute (7,9) ^était plus que le double de la plus ^basse (2,9). ^{Les obser-}

vations furent continuées (avec quelques interruptions) pendant ⁴¹ jours, ^sans qu’on puisse remarquer ^une diminution du rayonnement.

Tableau V.

La question posée était donc résolue. Il ne s’agis-

sait pas ici d’une ^émanation immigrée. La substance radioactive ^se trouvait au moins pour la plus grande partie ^{dans le} cylindre. ^{Elle était donc} originaire ^de

la couche supérieure ^{de la terre d’une} profondeur ^de

moins d’un mètre. Les chiffres précédents ^{sont les diffé-}

rences observées qui doivent être considérées comme

rayonnement ^{de la masse terrestre} elle-même. On a

fait la plupart ^du temps deux observations par jour

dans le cylindre rempli ^{et trois,} pour contrôle, ^dans

le cylindre ^vide.

Ainsi l’influence éventuelle de l’air, ^{de la surface} de la terre et en particulier ^des précipités ^{fut écartée.}

L’excès ne pouvait provenir que des ^{matériaux eux-} mêmes.

5. D’ou viennent donc ces changements ^du rayonnement ^causé par les matériaux enfer- més dans le cylindre ?

Après ^examen plus attentif, ^on fut bientôt frappé

de _{voir que} les ra yonnements ^les plus ^{intenses se fai-}

saient remarquer par des temps ^de pluie. ^On pourrait

supposer que ^{ce sont} les produits radioactifs de la

pluie ^elle-même qui effectuent cet accroissement du rayonnement. Mais, ^comme je ^l’ai déjà dit, ^la dispo-

sition de l’expérience ^{exclut cette} supposition. ^Les cylindres ^étaient placés, ^ouverts, l’un à côté de l’autre.

Par les produits, ^{contenus dans les} gouttes d’eau, ^les

deux valeurs seraient montées, ^{et les} différences ^se-

raient restées invariables. Aussi les pressions ^atmo- sphériques indiquées ^{par les} communications officielles de l’Institut météorologique hollandais de de Bilt furent comparées ^avec les valeurs du rayonnement ;

en réunissant à une valeur moyenne les rayonnements

entre 770-765, ^{764-760 mm. de} pression atmosphé- rique, ^{elc., on obtint} les données du tableau VI.

Après ^avoir donc éliminé ^toute influence de l’air et

de la pluie par la méthode d observation, ^une influence

due la pression almospherique ^se 1nanifesta ^{bien net-}

tement. Plus la pression atmosphérique descendait,

.

plus grand ^{était le} rayonnement. ^{Nous avons donc}

ici ce cas remarquable : ^le i-ayonizement ^{y (1’îiîie}

Tableau VI.

Relation entre le rayonnement du sol et la pression atmosphérique

matière déterminée, qui s’est montré jusqu’ici ^abso-

lument indépendant ^{de toute influence} physiclue ^ou chimique, dépend ^{de la} pression atmosphérÏr¡ue.

L’explication ^{est très} simple. ^{Si la} pression ^atmo- sphérique ^{s’élève, l’air} plus ^{riche en émanation est}

refoulé à l’intérieur, ^les _{rayons y} provenant ^des pro- duits de décomposition (en particulier ^{du radium} C)

sont absorbés _{par les} masses terrestres elles-mêmes à plus ^haut degré, ^{et le} rayonnement ^devient plus

faible.

On comprend l’importance ^{de cette} observation pour

l’explication des oscillations du rayonnement y dans

l’atmosphère décrit dans mon mémoire cité (ANNALES,

2me partie, pp. ^{46 et} suiv.). ^Bien qu’ici ^{le mouvement} complet ^{de l’air ait lieu dans une couche de terre d’un}

peu moins de 1/2 ^m., cependant l’oscillation du

rayonnement y, provoquée par lui, ^{arrive à une va-}

leur qui ^{est du même ordre} que celle observée dans

l’atmosphère. Il résulte de lèc, directement, que le

rayonnement provenant ^{de la terre} indique ^des

oscillations ^en rapport ^{avec la} pression atntosphé- rique, ^et que les oscillations de la pression ^al1no- sphérique (et ^{de la} température) suffisent pour expli-

quer les oscillations dit rayonnelnent y observées de

fait.

On pourrait aborder aussi directemcnt cette ques- tion

point ^{de vue de} l’origine des oscillations du

rayonnement ^{y. Pour le moment il m’est} impossible d’entreprendre ^en personne ^cette recherche ; ^d’autres physiciens peut-être ^se trouveront dans cette heureuse condition. Il n’y ^aurait qu’à ^{faire des} expériences ^sur

des superficies ^{étendues d’eau, de} glace ^{ou de} glacier,

à constater si le rayonnement ^y garde ^ses oscillations

périodiques ^{ou non. Si la} période journalière ^est

causée par le sol, ^elle doit, ^{sur de} grandes superficies d’eau, disparaître presque complètement. ^Vient-elle

de l’air, alors elle doit perdurer. J’ai fait des essais

analogues, ^mais les circonstances n’étaient pas favo- rables. Qu’on songe que la période quotidienne ^cons-

titue une faible variation de l’effet déjà faible par soi-même. Mais ici il s agit ^d’un changement quel-

conque ^{de cette} période journalière.

Les essais faits sur le petit étang ^de Fauquemont (à ^une distance d’environ 5 in. du bord) ^donnèrent

les valeurs suivantes, qui ^{sont une} moyenne tirée de deux fois six jours. ^{Le tableau YII montre en même} temps ^la différence de rayonnement ^sur l’étang ^{et à}

une distance d’enyiron S m. du bord.

Tableau VII.

Les différences sont trop petites pour qu’on puisse

avancer une affirmation définitive. Si l’on veut se fier

aux chiffres, ^{on doit} dire, puisque l’amplitudc ^n’est

pas plus petite ^{sur l’eau} (elle ^{est même un} peu plus grande), qu’il semble bien que la période ^{vient de}

l’air. ’foutefois les observations devaient être établies

sur une plus grande superficie ^d’eau.

6. Du moins, n’est-il pas prouvable qu’une partie ^du rayonnement y observé dans les couches inférieures de l’atmosphère provient

de l’air lui-même ?

Si l’on tient compte que l’air des grottes, beaucoup plus ^{riche en} émanation, ^envoie cependant ^un rayon-

nement y si faible, ^on arrive, ^{a cause de la} quantité

d’émanation de l’air extérieur a _peu près ^{100 fois} plus ^{faible encore,} à des valeurs incommensurable-

ment petites. Néanmoins, ^{comme dans la} littérature

on trouve encore l’opinion que les rayons y vienrent de l’atmosphère, quelques essais furent entrepris pour démontrer une influence directe, ^des rayons ^de l’air.

L’appareil ^{fut enterré dans le} sol et, au-dessus, ^cou-

vert d’un tonneau d’eau. Quand ^le tonneau était vide,

les rayons pouvaient pénétrer de l’air dans l’intérieur de l’électromètre ; ils étaient pour la plus grande partie ^absorbés quand ^{le tonneau était} rempli. ^Yoici

les résultats :

Moyenne.

ÀBec rayonnement d’en haut 19,4 19,2 ^{20,2 {19.6 volts.}

Sans rayonnement d’en haut 19,0 19.6 19.6 ^{19.4 volts.}

On troue réellement

faible diminution de

0,2 volt-heure; cependant ^{l’effet confine, ici aussi,}

aux limites de ce que l’on peut ^{observer avec} pré-

cision.

Une autre série d’expériences fut tentée dans le bassin d’eau muré a parois perpendiculaire; ^Une fois, l’appareil ^fut enfoncé de façon que la paroi supérieure ^{seule restât} libre d’eau. Les rayons de l’air pouvaient ^{de la} sorte entrer. Une autre fois, ^la

paroi supérieure ^{était environ 1 m sous eau, et les}

rayons d’en ^haut devaient être presque complètement

absorbés, ^s’ils existaient. Les valeurs moyennes de 15 heures d’observation ne montraient qu’une ^diffé-

rence de 0,5 ^volt par heure, ^valeur également trop

petite pour qu’on puisse ^{affirmer sa réalité.}

On peut ^{résumer le contenu de ce} travail de la ma-

nière suivants :

1. On traite ^des expériences qui prouvent que là où a lieu l’observation, ^le rayonnement pénétrant ^est

causé par les substances radioactives qui gisent ^dans

les couches supérieures ^{de la terre à} environ -1 m sous la surface.

2. La partie ^du rayonnement qui prend ^son origine

dans l’atmosphère ^{est si} petite, qu’il ^est impossible

de la constater avec les moyens usités.

5. Les oscillations dans le rayonnement y peuvent

être expliquées par ^le déplacement ^{des masses d’air} plus ^{riches en} émanations contenues dans l’intérieur de la terre aux endroits plus ^{ou moins} profonds.

[Reçu ^{le 5 Juin} 1910].

L’hélium dans les minéraux récents

Par A. PIUTTI

[Université royale ^de Naples].

Sur ce sujet j’ai déjà ^{fait une brève} communication à la R. Academia dei Lincei dans la séance du 7 novembre; j’ajoute ^ici quelques nouvelles observa- tions.

Dès que Mil. Rutherford et Royds

démontrèrent que les corpuscules (J. émis par les éléments radioac- tifs ne sont que des ^atomes d’hélium qui portent deux charges élémentaires, ^ce gaz peut ^{être considéré}

comme un des indicateurs des transformations ato-

miques ; ^{sa recherche et sa} détermination quantitative

dans les minéraux, c’est-à-dire dans les composés chimiques ^formés depuis longtemps, ^en correspondance

avec les éléments radioactifs qu’ils contiennent, pré-

sentent de plusieurs ^{côtés un} grand ^intérêt.

Dans un travail précédente j’ai ^donné l’exemple

d’un minéral relativement récent, ^{comme le zircon} du 1Jfonte Somma, qui pour les rayons a, B ^et y présente

une radioactivité totale de 92.6 X 103 IJ.U. et qui

contient de 1"hélium3. Ensuite j’ai fait connaître ^au contraire une série de minéraux anciens, ^contenus dans les roches granitiques, ^{comme la} castorite, ^les tourmalines, ^les bérils, qui contiennent l’Hélium et

qui ^{ne se montrent} pas radioactifs 4 ^aux instruments les plus ^sensibles.

Dans une note de ce travail mentionné et commu-

’1. Nature des particules

des substances rtdioactives, ^Le Radi71’tn, ⁶ (1909) ^47.

2. L’hélium dans l’air de tapies ^{et du} Vésuve, ^Le Radium, 7, (1910) ^142-146.

3. Dans

dernière communication dans les l’roceclicigs of

tlce Royal Society of ^London (10 féviler,

562. Sér. A.

Vol. 83, p. 289), ^11. R. J. Strutt

confirmé cette observation.

4. Communication faite le 51 mai 1910,

Congrès ^interna- tional de Chimie appliquée ^de Londres. Le Radium, 7 (1910),

146-149.

niqué à la R. Acactémie des sciences de Naples’, j’ai

même montré qu’un échantillon de carnotite forte-

ment radioactif que j’aiexaminé, ^{contenait de l’Hélium,}

tandis qu’il ^{est connu} que M. E. P. Adams ^en 1905

et plus ^{tard M. F. Bordas en 1908 3 , l’avaient en vain}

recherché dans ce minéral, ^de plus ^{ce dernier ne l’avait}

pas retrouvé ni dans la tourbernite, ^{ni dans} l’autunite, prenant de là l’occasion d’émettre l’étrange hypothèse

que

^les minéraux dans lesquels ^{les sels d’zeranücm}

sont nettement définis ^ou cristallisés ne dégagent

pas d’IIélium

Pour contrôler mon observation, ^{en désaccord avec} celles de MM. Adams et Bordas, j’ai ^voulu répéter

la recherche de l’Hélium dans ces minéraux récents de l’Uranium et je puis ^{affirmer l’avoir rencontré}

aussi bien dans la carnotite _que dans la tourbernite, de plus j’ai pu faire des photographies ^{nettes de leur}

spectre ^{à l’aide d’un bon} spectrographe ^de Hilger.

Mais en ce qui ^{concerne la} présence de l’Hélium dans les minéraux récents, ^il y a le ^cas très intéressant des minéraux contemporains ^{du Vésuve,} fortement. radioac- tifs, ^dans lesquels je ^n’ai pas pu reconnaître la présence

de l’hélium, malgré ^la diligence que j’ai ^{mise à sa}

recherche.

Ces minéraux qui ^se formèrent dans la dernière

éruption d’avril i906, ^sont la cotunnite et la galène.

On sait _que nous devons à M. Lambonini la connais-

sance de leur radioactivité’ et à M. Paul Rossi 5 la 1 V. R. A. Scieitze Fis.

Mat. di Napoli, ^{Sér. 57, v. X,} p. 211.

2. Cenlralblatt, 76 (1905) ^1490.

3. C. 1?., ¹⁴⁶ (1906) ^896.

4. R. Accad. Lincei, 15, ^2e

(1906) ^{235, 14, ’1 el’}

(1907) ^9î5.

5. R. Accad, Lincei, 14, ^{2e sem.} (1907) ^630.