Sur la constante de temps du polonium

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Submitted on 1 Jan 1911

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Erich Regener, L. Bloch

To cite this version:

Erich Regener, L. Bloch. Sur la constante de temps du polonium. Radium (Paris), 1911, 8 (12), pp.458-461. �10.1051/radium:01911008012045801�. �jpa-00242513�

Approximations. - ^{Il est bon} d’indiquer quelles approximations nous avons fuites : toutes d’ailleurs sont faites et justifiées par Hitx.

10 0 et Y ^étant constants, nous avons supposé que l’électron continuait à ^se mouvoir comme si le champ

résultant avait gardé la ^{direction Ho; en} réalité il fait

avec lui 1"angle ^{2, et nous} aurions du remplacer ^Il,, par Ho cos a.

L’approximation

^{faite revient à} négliger

(H Ho)2

e est-à-dire 10-8, à ^{côté de 1}

2° Le mouvement de rotation de vitesse angulaire

dY dt

faisant mouvoir l’électron dans le champ ^{Il intro-}

duit une force

supplémentaire

^{que nous}

avons négligée.

Une autre viendrait

de dO dt _quand

^{O varie. Elles sont}

de l’ordre de

grandeur

^de

H dY dt

^et

H d0 dt.

_{Comme par}

livpothèse

dY dt

^et

d0 dt

^{sont, ar rapport à no du même}

ordre de

grandeur

que ^Il par rapport ^à Ho,

H dY dt

^et

II d0 dt

^sont

négligeables

^{à côté de Ho no, ordre de}

grandeur

de la force qui

produit

la vibration caractéristique ^de

l’électron.

30 Nous avons admis _{que le} mouvement de l’élec-

tron n’est pas influencé par celui ^de l’atome. Ceci revient à introduire des forces

supplémentaires

^de

l’ordre de grandeur ^de

c’est-à-dire du même ordre de grandeur que

(H Ho)2,

par rapport ^à

d2u dt

^{et d2v dt et par} conséquent négli-

geables par rapport ^{aux forces} qui

produisent

^{le mou-}

vement dans le système ^ouvHo.

Or, ^{la constance des} pulsation de l’électron force à

adutettrequ il ^{est soumis, de la} part ^de l’atome, ^à

certaines liaisons qui le maintiennent dans une posi-

tion à pen près fixe par rapport ^{aux aimants élémen-}

taires. Mais ces liaisons

correspondent

^{a des actions}

très faibles,

puisqu’elles

n’apparaissent pas ^{à côte} de Ho ^et

de e m

dans

l’expression

^{de la} pulsation propre dans les raies sériées; ^{nous leur} ajou tcrons ^les-forces supplémentaires également ^{très faibles} que ^nous devons introduire : ceci revient à adlnetire que les réactions de l’atome sur l’électron

dépendent

^{du mou-}

vement de l’atome, ^{mais restent} trop ^{faibles pour}

intervenir de façon

appréciable

^dans

l’expression

^{de la} pulsation de l’électron.

Origine ^{du mouvement de l’atome. - Dans}

la théorie de Ritz, ^{il ne reste} qu’uu

point

^{obscur :} l’origine ^{de ce mouvement} de l’atome. Ililz pense que l’on pourrait y voir ^un entrainement de l’atome par les électrons libres. Je crois intéressant de ^remar- quer que l’analogie ^est

grande

^{avec le mouvement du}

bâti auquel ^{est fixé un} gyroscope. ^Le gyroscope ^serait formé par les ^électrons qui ^{tournent avec une vitesse} angulaire ^{énorme, et le}

couple

qui

produit

^{le mouvc-}

ment serait dû à l’action du champ ^{extérieur H sur}

la chaîne des aimants élémentaires.

Malheureusement le calcul

complet

paraît ^{très dif-} ficile, ^{car un même} atome contient différents groupes de chaînes de bâtonnets magnétiques ^et d’électrons,

correspondant

^aux différentes raies qu’il ^{émet. Dans}

le cas

simple

^{où il} n’y ^a pas de nutation, (0 constant),

on peut ^vérifier

qu’il

y ^a bien proportionnalité ^{entre H}

et w’.

[Manuscrit reçu le 15 novembre 1911].

Sur

la constante

de temps ^du polonium

Par Erich REGENER

[Université de Berlin. ^- Laboratoire de Physique.]

J’ai fait connaître il y ^a quelque temps ^{1 le résultat} de numérations faites sur les rayons ^ce du polonium.

L’observation portait ^{sur les} scintillations produites

par les rayons x ^sur des lanles minces de sulfure de zinc et de diallmut. Ces numérations, jointes ^{à la}

mesure de la charge ^des particules ^{x dans le vide,} permettaient d’obtenir la valeur de la charge ^d’une particule ^{a et} par suite faisaient connaître la charge

1. Le Radium, 7 (1910) ^8.

électrique

élémentaire. Comme on avait en vue le maximum de précision, ^{il avait fallu} compter ^un grand ^{nombre de} scintillations (16800); ^autrement

les oscillations naturelles de la radioactivité condui- saient à une erreur probable trop grande. ^{Les nuiiié-}

rations et les mesures dans le vide avaient pour ^ce motif été

prolongées

pendant ^{t un} temps ^assez long

pour que la désintégration ^du polonium fùt sensible.

A l’aide des numérations ^{la constante de} temps

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01911008012045801

du polonium ^a été trouvée égale à y = 0,00535 ^en

employant ^le jour ^{comme unité de} temps. ^La

période

de vïc ’l’ du polonium ^{est donc 129,5} jours.

Cette valeur de la période ^du polonium ^{est infé-}

rieure à celle qui ^est donnée dans la littérature A vrai dire, ^{celte-ci ne} donne pas de nombres ^en accord

parfait.

^C’est ainsi clue Mme Curie, ^{dans son Traité}

de Radioactivité, ^{donne un} résumé des nombres des différents auteurs oh l’on trouve des valeurs allant de

154,5 ^{à i45} jours.

Il est connu depuis longtemps qu’on ^{obtient difci-}

cilemcnt avec les rayons c4 ^{un courant} de saturation

parfait.

^Cette circonstance complique

beaucoup

^la

mesure précise ^des constantes de temps, lorsqu’on

ne peut déterminer l’ionisation _que par les rayons ^’:1.,

comme c’est le cas avec le polonium.

Les mesures qui ^{suivent ont eu} pour objet ^de

déterminer d’abord dans quel ^sens les valeurs numé-

riques ^de la constante de temps ^sont influencées par cette cause d’erreur. En second lieu, ^{on a cherché}

aussi à trouvcr avec

quelque précision

^{la constante}

de temps ^du polonium.

A cet effet, j’ai mesuré pour ^une préparation ^de polonium ^{le courant de} saturation ¿1 intervalles de temps déterminés et sous des champs différents. Le résultat a été que le défaut de saturation donne une

période trop grande. ^{La valeur la}

plus probable

^{de la} période ^du polonium ^{est 136} jours.

Le

polonium

provenait ^{de la} Chininfabrik Buchl,r

et Co (Braunschweig), ^{il était} déposé ^{sur un} disque

de cuivre de 1,2 ^cl de diamètre. Pendant les

mesures de saturation, ^la préparation ^était exempte

de rayons B, ^{elle ne contenait donc} ni RaD ni RaE.

L’intensité de la préparation était telle que les ^mesures de sa turation pouvaient ^{se faire sur} galvanomètre..

Le galvanomètre, ^du type Deprez, ^construit par Siemens et Halske, ^avait 10 000 ohms de résistance totale et une sensibilité d’environ 1,8.10-1" ampère

à 4,5 ^{m de distance.}

Le condensateur utilisé pour la ^mesure de l’ioni- sation avait la forme indiquée ^{sur la} fig. 1. Dans la boite

cylindrique

de laiton AA (de ^{19,5 cm de dia-} mètre) ^sont fixées par des isolements à l’ambre les électrodes C et D, ^{réunies à} la batterie de charge ^ou

au galvanomètre. L’électrode C est hémisphérique1,

l’électrode D est constituée par le disque ^u polonium

dont on veut mesurer le rayonnement x par la mctllode d’ionisation2. Pour les rayons ^a du polonium, ^{le dia-}

mètre utilisé e,t largenient suffisant ; l’appareil ^est

destiné a servir également pour des rayons ^ce à par-

cours plus long.

Les courbes de saturation sont différentes selon

qu’on relie 1"électrode hémisphérique ^au galvanomètre

1. E. MEYER et E. REGENER, ^{Ann. cl.} Phys., ²⁵ (1908) ^737.

2. Les conditions requises ^{à cet effet seront} discutées dans

!a communication suivante.

ou à la batterie. La Hg. 2 fait voir les deux cas

(courbe ¹ électrode a la batterie, ^{courbe 11 électrode}

au galvanomètre). ^{Les abscisses sont les} voltages ^lus

Fig. ^1.

sur un électromètre de Braun 1, ^{les ordonnées sont}

les courants en lO_10 ampère. Chaque ^{valeur est la}

moyenne ^de lectures croisées avec inversion du champ.

Fig. 2.

La figure 2 fait voir que le dernier montage (électrode hémisphérique ^{à la} batterie) ^{est le} plus

favorable pour l’allure des courbes de saturation.

C’est celui qu’on ^a employé pour la détermination des constantes de temps. ^Pour expliquer les écarts des deux courbes on a fait des expériences spéciales ^avec

des condensateurs de formes particulières. ^{Il en sera}

rendu compte prochainement.

1. Au-dessous de 750 volts ^on s’est servi d’un voltmètre Sie-

mens et Halske.

La ûgure 3 représente de la même manière que la

figure 2 ^{les courants} de saturation du polonium ^à

4 époques comprises ^{etitrele 24-H-1910 et} le 7-I-1911 Les valeurs du courant aux hautes tensions sont des moyennes de 10 ^mesures chacune ^avec inversions successives du

champ.

^A chaque ^{série de mesure}

on étalonnait le galvanomètre. ^Les observations iso-

Fig. 3.

lées sont un peu distantes dans le temps, ^{de sorte} que la diminution d’activité du

polonium

^{se fait}

déjà

^un

peu sentir. Les points marqués ^{sur les courbes ont été} rapportés chaque fois à 6 heures de

l’après-midi,

correction

qui pouvait

^{se faire avec une} connaissance

approchée

^{de la constante de} temps.

Les courbes de la ngure 5 ^ont permis de calculer

une série de valeurs de la période. ^{On a} pris ^dans chaque ^courbe les valeurs du courant

correspondant

aux voltages ^{5600, 2400 et} 1200 volts. Ces valeurs ont été associées deux à deux (courbes 1 ^et 2, 2 ^et 3,

Tableau I.

5 et 4) pour le calcul de T. De la ^sorte il était pos- sible de voir l’influence dn défaut variable de satura- tion sur la constante de temps. Le tableau I résume

lcs ^résultats.

Comme on voit, ^{dans les trois dernières} colonnes,

les valeurs de la

période

décroissent quand ^le voltage

augmente, en ^d’autres termes, ^la

période

^{est d’autant}

plus

^courte que la saturation est meilleure. Dans la dernière colonne la valcur cori-espoti- dant à 2400 volts est à vrai dire un peu plus ^{faible que}

celle qui

correspond

^a a000,

mais l’écart est de l’ordre des

erreurs

d’expérience

plus

grandes

^{dans cette série} que (lans les autres , à ^cause du

voisinage ^{dans le} temps ^des

courbes 111 et IV, ^ainsi que de la grande réduction des courants mesurés. La valeur de T pour 1200 volts dans la 4·’ colonne n’est pas notablement plus

grande

que les deux autres, de sorte que ^{cette série a} bien la même allure _que les autres.

La cause yui fait que le dé- faut de saturation entraine pour la

période

des valeurs trop

grandcs

^{est facile à voir, sur-}

tout par l’inspection des courbes de la figure ^{5. Les courants in-}

tenses mesures d’abord

(courbe

1) ^sont trop petits ^{si la satura-}

tion n’est pas complète; ^{les cou-}

rants plus ^{faibles mesurés} plus

tard sous le même

voltage

^sont relativement mieux sa-

turés, ^{on trouve donc en} apparence ^{une chute} de cou- rant trop petite, c’est-à-dire une période trop longue.

Les lignes horizontales du tableau 1 montrent une

diminution de la

période,

aux erreurs d’expériences près. ^Ceci signifie qu’avec l’affaiblissemcnt de la prépa- ration, ^la saturation, ^{toutes choses} égales d’ailleurs, devient plus facile. Ce phénomène ^est naturellement le mieux marqué ^{aux basses tensions} (1200 volts),

où même les courbes Hf et IV conduisent encore à

une valeur manifestement trop forte. Mais mcmc sous

5600 volts on peut ^encore apercevoir ^{la diminution}

de T, ^{car ici les erreurs} d’expérience ^sont petites1.

Ceci montre que la tension la plus élevée utilisée ici, soit 5600 volts, ^{est tout} juste suffisante pour ^assurer dans tous les cas la saturation.

Les valeurs les plus petites du tableau 1 sont,

d’après ^ce qui

précède,

^{les valeurs les} plus probable

1. Les dernières valeurs pour claque ^{courbe ont été mesu-}

rées avec un soin particulier.

de T. Le nombre 156 jours parait ^{exact à} i/2 jour près, ^{La valeur} correspondante ^{de À} = 0,003096 (rap- portée ^au jour).

Les ^mesures précédentes ^ont été effectuées au gal-

iaiioniètre et avec une préparation ^de polonium ^très

active. Généralement oll emploie ^des

préparations

^fai-

bles et l’élcctromètrc. On pourrait penser qu’avec

cette méthode l’erreur due au défaut de saturation est moindre, ^la saturation étant meilleure avec une

ionisation l’aible. ^{Mais les} quelques expériences que

j’ai effectuées avec l’élcctrométre et des préparations

faibles montrent au contraire qu’il ^{n’en est rien le} plus ^{souvent. Il faut ici encore tenir} plus ^de compte qu’on ^{ne l’a fait} jusqu’ici ^{de l’erreur due au défaut}

de saturation. Dans les mesures précises, ^{il conviendra}

de tracer chaque ^{fois au} moins les parties supé-

rieures des courbes de saturation pour pouvoir

juger,

comme nous venons de le faire avec le

polonium,

^de

Finnuence exercée sur la

période

apparente par le manque de saturation.

[Manuscrit reçu le 6 novembre 1911].

[Traduit par L. BLOCH].

Influence de

la forme

du condensateur

^sur

l’allure

de

la

courbe de

saturation

obtenue

avec

les rayons

^03B1

Par Erich REGENER

[Université de Berlin. ^- Laboratoire de Physique.]

On sait depuis

longtemps

^{combien il est difficile}

d’obtenir le COUl’ant de saturation avec les rayons ^(1..

Dans des

champs

qui perniettent ^{de mesurer correc-}

tement l’ionisation due aux rayons B ^ou y, on obtient

encore avec des rayons ^ct de même intensité un accrois- sement du courant avec le voltage.

Bragg ^et Kleeman ont, ^{comme on} sait, ^{discuté ce} phénomène, ^{et le} rapportent ^{à ce} qu’ils ^nomment

« recombinaison initiale )). M. Moulin1 a fait récem- ment, ^sur les indications de M. Langevin, ^des expé-

riences qui amènent à concevoir d’une autre manière la recombinaison initiale. Il a montré, ^en effet, que la courbe de saturation caractéristique ^des rayons Gt ^ne s’obtient _que lorsque ^{ceux-ci se meuvent}

parallèlement

aux lignes ^{de force} électriques; la courbe anormale devient de plus ^en

plus

^{normale u mesure} que la direc- tion d’émission des rayons ^{oc se} rapproche ^{de la direc-}

tion

perpendiculaire

^au champ. Il s’ensuit _que la re-

combinaison initiale n’appartient pas ^en propre ^aux ions des rayons ’J., mais qu’elle constitue pour ainsi dire un phénomène local. Il est dû à ce que les ions très nombreux produits par les rayons ^{ce sont}

au moment de leur production concentrés le long ^de lignes ^de grande ^{densité, savoir le} long ^des trajectoires

des rayons. Si la direction du champ électrique ^est pa- rallèle à ces files d’ions, ^{les ions} passent à côté les uns

des autres et leurs chances de recombinaison sont très grandes ^{même dans un} champ intense; ^de là, ^la difficulté de la saturation. Quand ^le champ ^{est trons-} versal, les files d’ions sont immédiatement disloquées,

la rccolubinaison devient normale et la courbe de satu- 1. 1lI. lBIOULIX, ^Le Radium, ⁵ (1908) ^136; C-R,, ¹⁴⁸ (1909)

1757. Le Radium, ⁷ (1910) ^500.

ration également. ^Le premier ^{effet, savoir le} manque de saturation, ^{est d’autant} plus marqué que la densité

est plus grande ^{sur une} file d’ions. Tant que les files d’ions ne s’influencent pas mutuellement

(rayons

bien

parallèles

^{et ne se} coupant pas), l’effet dont il

s’agit ^{doit être} indépendant du nombre des files, ^c’est- à-dire du nombre des rayons x ^et par suite ^de l’intensité d’ionisation _que l’on mesure.

La mauvaise courbe de saturation que donnent les rayons ^{7. est un} gros inconvénient dans la comparaison

de r activité des corps radioactifs ^{faite au} moyen des rayons ^{x. Les} constantes de temps déterminées de cette

façon peuvent facilenlent, ^comme je ^l’ai montré récem- ment, ^être trop petites, ^{car il} y ^a prépondérance ^des

courants faibles (mesurés plus tard) par suite d’une meilleure saturation.

Ceci m’a conduit _{à essayer} les différentes formes de condensateurs au point ^{de vue de leur}

plus

^{ou moins} grande aptitude ^{à donner la} saturation avec les rayons

x. Je suis parti ^{de l’idée} suggérée par les résultats de M. Moulin que le condensateur le plus ^{favorable doit}

être celui oii le trajet des rayons ^se rapproche ^le plus

de la normale au champ. ^{Les mesures ont confirmé}

cette prévision.

J’ai utilisé les condensateurs de la fig. ⁱ (1-IV)t.

Dans la boite de laiton aa se trouvent les électrodes bc

portées par les ^morceaux d’ambrer. Les électrodes bc sont interchangeables ^avec celles de la fig. ¹ (11-IV).

La préparation ^de polonium ^{I’ était un} disque ^{de cuivre}

de 15 mm. de dialnètre et 2,5 ^mm. d’épaisseur, ^re-

couvert de polonium ^{sur sa face} planer ^Le voltage

1. Voir aussi fig. ^5.

2. La tranche était inactne.