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Constantes radioactives admises en 1930. Rapport de la Commission Internationale de l’étalon de radium
I. Joliot-Curie
To cite this version:
I. Joliot-Curie. Constantes radioactives admises en 1930. Rapport de la Commission Internationale de l’étalon de radium. J. Phys. Radium, 1931, 2 (9), pp.273-289. �10.1051/jphysrad:0193100209027300�.
�jpa-00233067�
LE JOURNAL DE PHÎSIQUE
ET
LE RADIUM
CONSTANTES RADIOACTIVES ADMISES EN 1930
RAPPORT DE LA COMMISSION INTERNATIONALE DE L’ÉTALON DE RADIUM;
par Mme I. JOLIOT-CURIE.
SÉRIE VII. TOME II. SEPTEMBRE 1931. N° 9.
A la suite des nouveaux accords intervenus à l’Union internationale de Chimie et à la Commission Internationale des Poids atomiques, on a constaté le besoin d’éditer des tables
spéciales de constantes radioactives.
Cette tàche a été confiée à la Commission Internationale de l’Etalon de Radium nommée à Bruxelles en 1910 et qui s’est entendue directement avec l’Union Internationale de Chimie
en vue d’une collaboration.
En plus des membres de la Commission :
1I. Curie, A. Debierne. A. S. Eve, H. Geiger, 0. Hahn, S. C. Lind, St Meyer, E. Ruther- ford, E. Schweidler.
’
Ont pris part à la rédaction, comme experts :
J. Chadwick, Irène Joliot-Curie, K.-W.-F. Kohlrausch, A.-F. Kovarik. 1.- "T. Mc Keehan , L. Meitner et H. Schlundt.
A qui nous adressons ici nos meilleurs remerciements.
Ce rapport doit paraître simultanément dans :
Physikalische Zeitsclirift;
Philosophical Jlagazine, London;
Journal o f the GYhefllical
Physical Review ;
Journal de Physique et Le Radiuni.
Remarques générales sur les symboles et désignations.
On a décidé de conserver les symboles employés dans les ouvrages d’ensemble de St Meyer, E. Schweidler, F. Iiohlrausch et E. Rutherford, J. Chadwick et C. D. Ellis, ainsi qu’ils furent établis dans Physikalische Zeitschrift 19 (19t8), 30, Zeitschr. f . Elektro-
chemie, 24 ( 1918), 36, Jahl’. Rai. u. Elek., 19 19’23), 344. Pour les trois gaz radioactifs
on recommande les dénominations : Radon(Rn), Thoron(Tn),Actinon (An) [Cf. Zeit. f.
(~) Afin que dans les années à vernir les corrections et compléments nécessaires puissent être commu- niqués à temp~, nous prions nos confrères de bien vouloir envoyer leurs suggestions et conseils à
l’adresse :
Pr. Dr. St :Meyer, Wien, IX Institut fur Radiumforschung, Boltzmanngasse 3.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. - SÉRIE VII. - T. II. - ~T° 9. - SEPTEMBRE 1931. 20.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0193100209027300
anorg. Cherra., i03 (1918), 79], ainsi que le maintien de « Em » comme symbole commun
pour la pléiade de numéro atomique 86, et du mot « émanations » pour les trois
isotopes..
La désignation « radioplomb » devra être réservée au mélange naturel de plombs
actifs dans les minerais et ne pas être employée pour le radium D.
Le radium G, le thorium D etl’actinium D devront s’appeler plomb d’urane, plomb de thorium, plomb d’actinium, mais on désignera aussi comme plomb d’urane le mélange
RaG + AcD.
Au lieu de la désignation « Isotopic Weight» « Poids Isotopique » qu’on trouve dans les anciennes tables internationales des éléments radioactifs pour* le poids atomique en
chiffres ronds ou le nombre de noyaux d’hydrogène, on propose l’expression : nombre de protons.
Symboles :
UI, UX1, UX2, U-Il, Io, Ra, Rn, RaA, RaB, RaC, RaC’, RaC", RaD, RaE, RaF = Po, RaG,UY,UZ
Th, MsThi, Ms Th2, Rd Th, Th X, Tn, ThA, ThC, Th C’, Th C", ThD Ac U, Pa, Ac, RdAc, An, Ac A, Ac B, Ac C, Ac C’, AcC’1, Ac D
(Pa s’appelle protactinium, non protoactinium) Em = symbole collectif pour Rn, Tn et An.
I. -- Nombres fondamentaux.
Vitesse de la lumière :
c = 2,9980 X 1010 rmisec.
Unité de masse chimique :
Les déterminations chimiques de poids atomiques et de masses admettent comme
base le poids atomique de l’oxygène 0 = 16,0000 .
La découverte des isotopes de l’oxygène 0,, et 0,,, dans laquelle la proportion des
nouvelles sortes d’atomes par rapport à l’oxygène ordinaire serait dans le rapport
suivant :
rend nécessaire une définition plus précise. A l’opposé de la définition chimique, qui pose 0 == 16,0000 pour le mélange des isotopes, on propose de choisir 016 = 16,0000 au sens
de F.-W Aston dans les questions de structure de l’atome et de radioactivité.
Pour le mélange d’isotopes de la composition très incertaine donnée plus haut, on
aurait 0 = 16,0017 (R. Mecke et W.-H. Childs Z. Physilr,, 68 (1931), 362 calculent 0 == 16,0035 ± 0,0003).
Ceci correspond pour Ois -16,O~OU aux valeurs :
Nombre de Faraday :
F = 96489 coulombs absolus B1)
96494 coulombs internat.
Charge élémentaire :
e = 4,770 > 10-i~ UES (lillikan) (°)
(4,8 X 9 0-io) UES spectrographie des rayons X (6) (7) (1) (9) (20) (11).
Charge spécifique :
elili, 1,76U UEM spectroscopique (’) et par la déviation des rayons catho-
=r 5.27b5 X UES / diques (1?) (u»
(1,769 X l 07 UEM) d’après des recherches plus anciennes sur la déviation V)
_-__ (5,303 X 1017 UES) ( (’a) (10). ’ Quantum d’action de Planck : h = (6,547 + 0,009) 10-27 erg sec 1’ )
6,5096 X 10-27 (1°); 6,591 X 10-27 (~a) ~ 6,541 ~( 16-27 (1-;).
h = 6,35 X ~u-~7 Nombre d’Avogadro :
pour pour Année : *
1 an = 365,24223 jours ~ 3,155693 ~; 101 sec
1 sec = 3,168876 X 10-8 an. , Valeurs dérivées :
pour les rayons a
pour les rayons ~ en prenant
pour les rayons a pour les rayons ~.
Energie cinétique E = - 1)
E = 5/). 03 X 102013~ (ïj - 1) erg pour les rayons a E = 8,1252 X 10-7 (r, - 1 ) erg pour les rayons ~.
Energie cinétique en volt-électron :
p = 299,80 3,142ô X pour les rayons « P = 299,80 El e = 6,2851 X 1011 E pour les rayons
Produit du champ magnétique H par le rayon de courbure p de la trajectoire : -.
pour les rayons x pour les rayons ~3.
Longueur d’onde :
pour pour
Bibliographie.
(1) R.-T. BIRGE. Phys. Rev. (2), 33 (1929), 265. Supplément, 1, 1-73, 1 Juillet 1929.
(1a) 2014 2014 35 (1930), 1015.
(2) H.-L. CURTIS. Bur. Stand. J. Research, 3 (1929), 63, c = 299790 km/sec.
(3) MICHELSON (1927), (Valeur ancienne, 299850), c = 299796.
(4) Karolus und Mittelstaedt (1928), c = 299778.
(4a) W. GROTRIAN. Naturuwiss.,17 (1929). 201.
(5) R. MILLIKAN. Science, 69 (1929), 481. e = 4,770.10-10 UES.
(6) J.-A. BEARDEN. Proc. Nat. Acad., Juin (1929), spectrographie des rayons X.
(7) A.-H. COMPTON. Franklin J., 208, 605 (1929). e = 4,810.10-10.
(8) E. BACKLIN. Nature, 123 (1929), 409. e = 4,793.10-10.
(9) H.-A. WILSON, Phys. Rev. (2),34 (1929), 1493.e= 4.82.10-10 (10) W.-N. BOND. Phil. Mag. (7), 10 (1930), 994.e= 4,7797.10-10.
(11) J.-M. CORK. Phys. Rev. (2), 35 (1930), 128.e=4.821.10-10.
(12) W.-H. HOUSTON. Phys. Rev. (2), 30 (1927), 608 e, mo = 1,7606.107 spectrographie.
(13) H.-D. BABCOCK. Astrophys. J., 69 (1929), 43 e/m0 = 1.1606.107
(14) F. KIRCHNER. Physik Z., 31 (1930), 1073.e/m0 =1,7602.107. Déviation des rayons cathodiques.
2014 Ann. de Phys. (5), 8 (1931), 975.e/m0 1,7598 ± 0,0025.107 2014 (15) C.-T. PERRY und E.-L. CHAFFEE. Phys. Rev. (2), 36 (1930), 904.e/m0 1.761.107.
(16) A. UPMARK. Z. Physik, 55 (1929), 569.
(17) A.-R. OLPIN. Phys. Rev. (2), 36 (1930), 251.
’
Z, Nombre de rayons oc émis par se onde par 1 gr. Ra.
La principale incertitude provient de la détermination de l’ « équivalent en radium »
d’une préparation (par exemple de RaC). Celle-ci s’obtient par la courbe de désintégration
du RaB-RaC. Si déjà la mesure n’est pas garantie à un demi pour cent près, car les étalons
ne sont pas garantis avec plus de précision, et que d’autre part, la précision des mesures
est affectée par la forme différente de l’étalon et de la préparation de RaB-RaC, il faut
encore ajouter [Mitt. Ra. Inst. Nr. 254, Wien. Ber. 139 (1930), 231] que lors du lavage de
la préparation à l’alcool pour éliminer les restes de Ra-Em, un excès de RaB par rapport
au RaC est dissous par l’alcool. Ce phénomène déforme la courbe théorique, au début de
la désintégration de la préparation, au point qué des différences de 1 pour 100 dans l’appré-
ciation peuvent se produire. Cette erreur agirait dans le sens que le Z obtenu serait une valeur minimum.
On conseillera donc d’employer la valeur
A. KovARiK adopte (d’après E. GLEDITSCH) Z = 3,493 X 1010.
Bibliographie plus ancienne jusqu’à 1926, voir St. MEYER, E. SCxwEIDLER, Radioaktiliit. p. 401.
(1) H. JEDRZEJOWSKI. C. R., 184 (1927), 1551. Ann, der phys., 9 (1928), 128. Z = 3,50. 101°.
(2) 1. CURIE et 1:;’. JOLIOT, C. R., 187 (t928).Z == 3~~i x
(3)H.-J. BRADDICK et H.-31. CWE. Proc. roy. Soc. London (A), 121 (t928), 368. Nature, 122 (1928), ’189,
voir aussi G. ORTNER, II’ien. Ber., 13S (1929), t17. J1itt. Ra-Inst. Nr. 229.Z.- 3,69.101°.
(4) F.-A. C.-E. iVYNN-iYILI.I ius, H.-31. CHE. Proc. roy. Soc. London (A), 125 (1929), 713.Z= 3,1()6.iOlO.
(5) S.-H et M. C. HEIDERSO.N. l’oy. Soc. London (A), 118 (1928), 318 (indirect. Z= 3.12.100, (6) G. Physik. Z., 28 (192’7), 729; H. ZIEGERT, Z. Physik, 46 (1928), 668.Z = 3.71.40to.
j?j G. ORTNER et C. STETTER. Z. Physik, 54 (1929), 475.Z== 3.72.101°.
(8) L. MEITNER ÛRTHMANN. Z. Physik, 60 (1930), 143.Z = 3,68.1010.
’
(9) E. J. CHADI-icK und C .D,ELLI S . Radiations of radioactive Substances (1930),p. 63.Z==3.10.1010
Rapport Ra/U dans les minéraux anciens non décomposés. - Bibliographie ancienne
voir St Meyer et E. Schvleidler. Radioactivitat (1927), p. 398-404-406. Bibliogr. 7, 22, 23.
V. Chlopin et lI. Paswick, Leningrad (1928). Valeurs comprises entre 2,18
et 4,fî X 10-7 à cause des transformations chimiques. Voir aussi Lind et Whit- temore.
On conseillera d’employer la valeur
Coefficient pour le calcul du nombre de paires d’ions A- produites par un rayonx et de sa vitesse v, d’après son parcours ~.
Les données et les constantes se rapportent à l’air d la pression de 760 mm de mercure,
et à 0°.
Pour I~o on prendra comme base le nombre d’ions produit par les rayons a d’un curie de RaC :
et
Voir ST.-MEYER et E. SCHWBIDLER, Radioactivitiit, 1927, p. 189.
On a pour le RaC’ (voir la discussion des parcours).
Se basant sur
On conseillera. d’employer la valeur
Pour ao, on obtient des valeurs différentes à partir de RaC’, ThC’ ou Po. Cela peut
venir de ce que la relation V’3 == aR ne s’applique pas exactement et que la définition du parcours (Greiger-Henderson) par l’intersection de la droite de l’inclinaison de la courbe de
Bragg avec l’axe des abscisse-s n’est pas justifiée théoriquement.
Pour
’
On conseillera d’employer la valeur
qui s’écarte peu de la constante admise jusqu’ici (Meyer et Schweidier, p. 629).
II. - Unités.
La teneur en radium s’exprime en poids, en grammes ou en milligrammes par rapport
au poids de radium élément, indépendamment de ses liaisons chimiques. Il est, cependant toujours souhaitable d’indiquer le poids total et la nature du composé, afin que la concen- tration soit clairement définie.
Radon (émanation du radium). - 1 curie est la quantité de Rn en équilibre avec
1 gr Ra.
1 curie correspond à 0,66 mm’ Rn à 0° et 760 mm de pression.
~1 curie (seul, sans les produits de sa transformation) produit un courant d’ionisation total de 2,7:i X 106 UES (0,92 milliampères) si les rayons a sont complètement absorbés
dans l’air.
Les subdivisions sont le « millicurie », (1 microcurie ».
Pour la teneur en radon des eaux radioactives on emploie souvent comme unité le
millimie) ocurie - 10-9 curie.
1 = 10-10 curie par litre (10 -13 3 curie : cnx 3 ) est une unité de concentration introduite depuis 1921, pour la teneur de l’atmosphère, et des eaux et gaz radioactifs.
1 unité Mache (1 ME) une uuité de concentration et se rapporte à la teneur en éma-
nation dans un litre d’eau ou de gaz etc. Elle correspond à la quantité d’émanation qui seule,
sans ses produits de désintégration, par l’utilisation complète de son rayonnement par ioni- sation peut produire un courant de saturation de 10-3 UES.
1 ME correspond à 3,64 X 10-1J curie par litre ~ 3,6 4 Eman.
Pour définir une source radioactive il est indispensable d’indiquer son débit, il faut
aussi préciser la température et sa constance, et si possible la teneur en Ra, Th, et U.
On conseillera d’employer la désignation 1 curie pour la quantité de n’importe quel
radioélément de la famille du radium en équilibre avec 1 gr de Ra.
On doit donc écrire pour le radon « 1 curie Rn ».
La commission n’est pas favorable à l’extension de la désignation « curie » pour les radioéléments qui n’appartiennent pas à la famille uranium-radium.
D’autre part pour définir l’unité de quantité d’un élément radioactif quelconque, on prendra l’équivalent de 1 gr de radium, mesuré par les effets de son rayonnement ou par le nombre d’atomes détruits par seconde.
En ce dernier sens, on peut définir :
L’équivalent d’un milligramme de radium est pour une substance radioactive la quantité de substance qui donne le même nombre d’atomes détruits par seconde qu’un milligramme
de radium (3,7 .fOi atomes détruits par seconde).
Cependant, comme on ne peut que rarement établir directement par l’expérience le
nombre d’atomes détruits par seconde, et que ce nombre est bien plus souvent obtenu indi- rectement par les effets du rayonnement, on donnera en particulier les correspondances
suivantes. ,
Polonium. - 1 curie Po émet 3,7 X 1011 rayons a par sec et correspond en poids à 2,24 X 10-1 gr Po.
La quantité de polonium qui correspond à un courant de saturation de 1 UES en
utilisant complètement les rayons x émis dans l’angle 2 r) est de 1,68 X -1° gr Po ou
0,75 X 1.0 - curie Po.
i microcurie Po (rayons x utilisés dans l’angle 2 1: produirait un courant de saturation
de 1,33 UES.
iJIésothoriun1. - « 1 mgr de i)îésothoriuîîi » signifie actuellement d’ordinaire l’équiva-
lent en rayons 1 de 1 mgr Ra comparé après absorption dans 5 mm de plomb ; cette défi- nition est pour beaucoup de raisons (dépendance de l’âge de la préparation et du dispositif expérimental) insuffisante et iinprécise.
Toutes les données sur le contenu en Ra, Rn, MsTh, RdTh, Po doivent naturellement être exactement datées.
III. - Constantes radioactives.
Remarques préliminaires.
UI. - Le calcul est fait sur la base Z= 3,70 X ~01~ rayons x/sec, Ra,/U = 3,40 10-7,
L = 6,06t X et sans tenir compte de l’embranchement de la série de l’actinium; une
correction dépendrait trop des suppositions faites sur la période de AcU pour avoir un sens.
En tout cas les valeurs pour T et ~ sont des limites supérieures, pour y une limite inférieure.
On donne la valeur plus faible T= 23,8 jours (’) à côté de celle qui a été choisie
par la commission.
UII. - On a d’après le parcours de Laurence une valeur trop faible et peu vraisem- blable pour T (~) .
Rn. - Les deux meilleures déterminations récentes, W. Bothe, Z. Physik, 16 (1923),
~~6 : T = 3,825 + 0.003 jours et Irène Curie et C. Chamié C. ~178(19~), 1808, J. Phys.
et Rad., 5 (1924), 328 : T 0,00 2 j jours, ne diffèrent que dans la limite des erreurs
expérimentales. Au bout d’un jour la différence ne se fait pas encore sentir sur la quatrième
décimale.
Pour 7~= 3,823 jours il existe des tables complètes de C. Chamié, Caillet et G. Fournier.
Paris, Gauthier-Villars (1930).
Famille de l’uranium.
Famille du Thorium.
RaE. - Valeur ancienne... 4,85 jours " Valeur iiioyenne
L. Bastings, Phil. iliaq., 48 (1924) 1 075... 4,985 - J
4,93.
Moyenne G. Fouriller, C. R., 181 (1925) 502 ... 4,86 - les
507 -
On donne les
30(1927)539... 4,975 -
deux valeurs
J. 30 (f9’!6) 925.. 4,87 _ ,
RaC’. - T=0,83 X 10-6 sec (Jacobsen) T environ 10-(, sec (Barton). l’= 3 X 10-6 sec (Joliot) (15). ( ~ 6), (16a).
ThC’. - Mme Joliot-Curie calcule d’après la loi de Geiger-Nuttal T = environ 10-~ sec -1.
En aison de la grande incertitude de cette donnée on se contentera de mettre d’après la proposition de Hahn et Meitner 7° 10-6 sec.
AcC". - Prof. Kovarik indique que la détermination 7’ _ h,7i min résulte de 1 ~0 courbes, en regard de 9 courbes de Albrecht qui trouve 4,76 min. Les 2 valeurs sont données dans les tables.
A poids atomique ; P nombre de protons ; A nombre atomique ; a année ; j jours
ie min’ute ; s secondes ; T période ; = vie moyenne ; y constante radioactive.
Dans les accolades, valeurs anciennement
admises !
~’
Famille de l’Uranium-Radium -Actinium.
Rapports des quantités à l’équilibre (en poids).
Famille du thorium.
Rapport des quantités à l’équilibre (en poids).
~
IV. - Parcours des rayons a dans l’air. Vitesse initiale.
Nombre de paires d’ions produites par un rayon a.
Remarques préliminaires concernant le parcours et la production d’ions. - Comme
une comparaison des résultats des différents chercheurs le montre, les parcours ne sont pas définis avec une précision suffisante pour qu’on puisse donner leur valeur en garantissant
la troisième décimale. On propose donc de se limiter à la deuxième décimale.
En général on utilise les valeurs de H. Geiger Z. Physik, 8 (19~i), 45, complétées par celles de G. H. Henderson Ph il. 42 (19 i)~1), 538, et lesvaleurs plus rérentes (bibligr. ~.i
et suite. Pour UII voir la remarque relative à la période.
Pour le RaC’ on a les valeurs
Mme Pierre Curie et H. Geiger, Z. ° 8 ( IQ21) 45 ... 61971 Irène Joliot-
H. Geiger, Z. 8 (!921) ...
6,97 1 ( M’
, t-G. H. Henderson, Phil. 42 (1921) 538 ... 6,g33
/ Curie proposent
Irène Curie et Béhounek, ./. Phys., VII (1926) 1~~6... , 6,96 d adopter 6,9o cm
G. Il. Harper et E. Salomon, Proc. roy. Soc., 127 (1930) 175.. 6,9~
/
ou 6,96 cm.Comme la valeur adoptée précédemment était la moyenne des valeurs de Geiger et de
Henderson = 6,963 cm Ro - 6,600 il semble préférable de choisir 6,96 cm.
Pour le parcours du ThCil n’y a pas accord satisfaisant entre les valeurs trouvées et
on propose d’indiquer les 2 valeurs Ri j = 4,78 cm et 4,72 cm.
Pour la discussion des parcours, voir en particulier les mesures de Rosemblum C. R., 190 (1930), 1124. Voir E. Rutherford, J. Chadwick et C. D Ellis (51) p. 82 et les tableaux p. 86.
Si l’on se contente de deux décimales pour les expressions des vitesses, la relation V3 = aR est d’une précision suffisante pour les vitesses déduites des parcours.
Pour la vitesse des rayons y, du ThC, E. Rutherford, J. Chadwick et C. D. Ellis(51)
choisissent 1,7(il X ~109 cm,’sec tandis que Mme Pierre Curie et Irène Joliot-Curie choi- sissent 1,698 X ~0~ cm/sec.
Parcours des rayons a dans l’air à 760 mm de pression. Ro à 0°; à 15".
v vitesse, k nombre de paires d’ions par rayon ~.
Les valeurs de v et de k qui ont été déterminées directement sont marquées + ou -~--~-d
Les valeurs marquées + + pour le RaC’ servent de base pour le calcul de v et de k pour les autres groupes.
1II-IV. - Bibliographie sur les constantes radioactives et les parcours.
Bibliographie jusqu’à 1926 voir St MEYER-SCHWEIDLER. Radioaktivitcät, 1927 (cité M-Sch.).
(1) G. KIRSCH. Mitt. Ra-Inst., 127, Wien. Ber., IIa, 129 (1920), 309, M-Sch., p. 377.
(2) O. HAHN et L. MEITNER. Physik Z, 14 (1913), 758. T = 1,17 m pour UX2.
(3) W.-G. GUY et A -S. RUSSELL. J. amer. chem. Soc., 123 (1923), 2618, T = 1,175 m pour UX2.
(3a) E. STAHEL. Diss. Zurich, 1922; pour UX2, T = 1,138 m.
(4) G. HOFFMANN. Physik. Z., 28 (1927), 729, H. ZIEGERT, Z. Physik, 46 (1928), 668 calculé pour
log 03BB = 2014 41,6 + 60,4 log. R0)
(5) G.-C. LAURENCE. Phil. Mag. (7), 5 (1927), 1027. Calculé comme ci-dessus donne pour UII, T= 1,5.104a (6) Pour les poids atomiques de U,Ra, RaG voir ST. MEYER, Mitt. Ra-Inst., 226, Wien. Ber. IIa, 137 (1928), 599.
(7) F. SODDY. Phil. Mag (6), 38 (1919). 483; 03C4 = 108000 a.
(7a) F. SODDY et A. F.-R. HITGHINS. Phil. Mag. (6), 47 (1924), 1148 03C4 =1,1.105 a.
(8) ST MEYER. Mitt. Ra-Inst., 88, 121 et 158; Wien. Ber., IIa, 125, 191 (1916); 128 (1919, 897, 132 (1923),
279. 03C4 = 130 000a, (moyenne de 7) et 8), 03C4 = 1,2.105a.
