Sur la désintégration artificielle de quelques éléments produite à l'aide de rayons α du polonium

HAL Id: jpa-00233087

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00233087

Submitted on 1 Jan 1932

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Sur la désintégration artificielle de quelques éléments

produite à l’aide de rayons α du polonium

C. Pawlowski

To cite this version:

SUR

LA

DÉSINTÉGRATION

ARTIFICIELLE

DE

_{QUELQUES ÉLÉMENTS}

PRODUITE

A

L’AIDE

DE RAYONS a DU POLONIUM

Par M. C. PAWLOWSKI.

Sommaire. 2014 On a fait des expériences sur la désintégration de quelques élements par la méthode de _{scintillations,} en observant des _{particules émises par la substance étudiée} dans une direction faisant 130° avec _{les rayons incidents. On} a utilisé, comme source de rayons 03B1, des préparations de polonium de diverses intensités. On a constaté la _présence de particules de désintégration pour les éléments : C, Mg, Al, Si et S. Les autres éléments examinés : _{Fe, Zn, Ag} et Pb se sont montrés réfractaires à la _{désintégration} Les résul-tats de mes recherches confirment les résultats de Vienne relatifs à _{l’existence de rayons}

de _{désintégration} de faibles parcours et à la possibilité de _{désagréger,} sous l’action de rayons 03B1, des éléments dont le poids atomique est un multiple de quatre.

Introduction. -

_Expériences

sur la

désintégration

artificielle

et la structure du noyau des atomes. - Les célèbres

expériences

de E. Rutherford

₍₁₎

et de ses collabora-teurs

₍₁₎

effectuées _{par la méthode de scintillations ont} établi que les

particules

a de

grande

vitesse sont

_capables

de

_{désintégrer}

_{les noyaux des éléments suivants :}

B, N,

F,

Na,

Al et P. Dans ces

_expériences

les

_{protons expulsés}

_{par les substances}

_exposées

au flux des

particules a

ont _{été observés par la méthode directe. Cette méthode n’a pas révélé} l’exis-tence de la

_{désintégration}

_{pour les éléments}

_{légers :}

He, Li, Be,

C et 0. Rutherford a

conclu,

d’après

les résultats de ces

_{expériences,}

_{que les éléments}

_appartenant

à la série des

.

poids atomiques 4n

+

3 ou

_{.+ 2,}

où n

_désigne

un nombre

entier,

se

_{désintègrent}

_par

l’action des

_particules

a, tandis

que les éléments de la série de

multiples

de

quatre

ne

subissent pas de transformation. La stabilité

particulière

des éléments de

_{poids atomique}

P = a _{fait supposer que leurs noyaux} sont _{constitués par des}

_particules

_a, c’est-à dire P = n. He. En se basant sur cette

_supposition,

Rutherford a énoncé une théorie des

satel-lites,

selon

_laquelle

les atomes d’ordre

_impair

sont _{constitués par} un _noyau

_central,

_composé

d’un certain nombre de

_particules

a avec un ou

_quelques

_protons

_qui

se

_meuvent

autour de

ce _noyau comme satellites. Suivant cette théorie la

_{désintégration}

des atomes doit se

produire

par l’action directe d’une

particule

a sur un des satellites sans heurter le noyau

central.

La méthode directe

_employée

dans les

_premières

_expériences

de

_Rutherford,

ne

_permet

pas de mettre en évidence les

_protons

dont _{le parcours serait} inférieur au _{parcours des}

rayons a. De

_plus,

_{les rayons H naturels}

_{(atomes d’hydrogène projetés}

vers _{l’avant par les}

rayons

a)

sont

_gènanls

dans ce mode d’étude.

Afin de

_pouvoir

_{observer les rayons H de}

_{désintégration}

de _{faibles parcours,} MM. G. Kirsch et II. Pettersson

₍₃₎

ont

_appliqué

une nouvelle

méthode,

dite «

_rétrograde

»

consistant à observer les

_particules

de

_{désintégration}

libérées dans une direction faisant

un

_{angle supérieur}

à 90° avec la direction des rayons a incidents. La méthode

_rétrograde

rend les résultats des mesures

_{indépendants}

de la

_présence

_{des rayons H naturels} et

_permet

de déceler des

_particules

de

_{désintégration}

_ayant

_{des parcours de}

_quelques

centimètres

(1) E. RUTHERFORD, 37 _(1919), p. 538,571.,581; Proc. _{Roy. Soc.,} 97 _(1920), p. 3j4.

(2)

E. RUTHERFORD et J. Nature, 107 (192~ ), p. 41 ; Phil. _Mag., 42 _{(192i l,} p. S09 ; Phil. _Mag., 44 (1922), p. 417.

(3) G. KIRSCH et H. PETTERSSON, IYie7a. Ber., 132 t1923), p. 229; H. _PETTERSSON, Wien. _Ber, ~,33 _(1924), p. 57;

Wien. _Ber., 43~C (1925), p. 4~ : G. KIRSCH et H. PETTERSSO:’1, Ber., 134

(1925),

p. 491.

dans l’air. Les nombreuses

_expériences

effectuées à Vienne ont amené Kirsch et Pettersson à admettre que tous les éléments

_légers

de la série

P == 4n,

par

exemple C, 0, S,

sont

désin-tégrables

sous l’action du

_rayonnement

i ; seul l’hélium ferait

_exception.

En admettant que la

_{désintégration}

artificielle soit une

_propriété

_universelle,

Kirsch et Petlersson ont

_opposé

à

_{l’hypothèse}

des satellites de

Rutherford,

l’hypothèse

de

_{l’explosion}

_{(1). D’après}

cette

hypothèse

le noyau

atomique

de tous les éléments n’est _{constitué que de}

_protons;

les

parti-cules 2 _{n’auraient pas besoin} d’atteindre _{le noyau}

_atomique

ni son

_voisinage

immédiat pour

provoquer la

désintégration;

il est seulement nécessaire

_qu’il

_{y ait} un choc et que par ce

choc il soit transféré au _{noyau heurté} une

_énergie

suffisante _{pour provoquer l’instabilité de}

sa structure.

A la suite des

_expériencps

de Kirsch et

_Pettersson,

Rutherford et Chadwick

₍₂₎

ont fait

une série d’essais sur la

_{désintégration,}

en observant les rayons H émis à 9b° de la direction

des rayons a incidents. Ils ont _{trouvé que la liste des éléments}

_qui

subissent la

désintégra-tion doit être

_complétée

_{par les éléments suivants :}

_Mg,

_{Si, S, Cl,}

A et

_{K ;}

le carbone et

l’oxygène

se montraient ainsi

_qu’avant

réfractaires à la

_{désintégration,}

tandis

_{que le}

soufre,

dont le

_{poids atomique}

est un

_multiple

de

_quatre,

émettait des

_protons.

On

_pourrait

cepen-dant attribuer la

_{désintégration}

du soufre à l’existence de ses

_{isotopes :}

_S33

et

834’

But du travail. - Il existe donc _une

divergence d’opinion

au

_sujet

de la

_{désintégration}

de

_quelques

éléments ainsi

_{qu’une grande}

différence entre les nombres de

_particules

H de

désintégration

obtenus par les divers

auteurs;

j’ai entrepris

des recherches sur la

désinté-gration

de

_quelques

_{substances pour vérifier} en

_particulier

la

_présence

de nombreuses

parti-cules H de

_{désintégration}

de faibles _parcours

_{signalée plusieurs}

fois _par les auteurs de Vienne.

Détails du

_montage

de

_l’appareil

et les diverses

précautions

à

_{prendre. -}

J’ai

entrepris

mes

_expériences

avec un

_appareil

_qui

_permettait

d’observer

dans

le vide les scin-tillations des rayons H de

désintégration.

Les rayons observés étaient émis dans une

direc-tion faisant un

_angle

de i30° avec _{les rayons x incidents.}

_L’appareil

est constitué par une

chambre

_métallique

avec un couvercle rodé C

(voir

fig.

1

_a);

_{le vide était fait par} l’orifice 0.

A l’intérieur de

_l’appareil

_quatre

rondelles de 3 cm de

diamètre,

découpées

dans diverses

matières,

sont collées sur

_quatre

_disques

_{R1, R2, R3, Ri}

_(fig.

_{1 b)}

et fixées sur un

_support

en

forme de croix. Un bouton rodé

_{(fig. 1 a) placé}

hors de la boîte

_permet

de commander le

système

de ces radiateurs et de soumettre successivement

_chaque

substance à l’action d’un

puissant

faisceau _{de rayons} a. Grâce aux

_quatre

trous faits sur la surface du bouton B

ont

peut

fixer à l’aide d’une

_pointe

à ressort P la substance destinée à être bombardée dans la

position

convenable

_Ri,

sans ouvrir

_{l’appareil. L’aspect général}

de celui-ci est

_représenté

sur la

_planche

dans la

figure

2.

L’observation des rayons H par la méthode

rétrograde

ne

_permet

_{pas de}

_placer

la

source à

_petite

distance de la substance examinée

_et,

à cause de

_cela,

on utilise seulement une

_petite

_{fraction du nombre total des rayons a émis par la} source. J’ai

_employé

deux

sources _{de rayons,}

_Si

et

_S2

_{placées symétriquement}

_par

_rapport

au radiateur

Ri

(fig. 1 a).

Ces sources ont _{été obtenues par}

_dépôt

de

_polonium

sur des

_disques

de nickel de 3 mm de diamètre. La

_quantité

de

_polonium

a varié de

_0,2

à 30 millicuries

_{(3) ;}

l’activité des sources a été déterminée au _{moyen de}

_l’appareil

absolu conçu par Mme Pierre Curie

(l)

pour la

mesure de sources à

_rayonnement

a intense.

Le dénombrement des

_particules

_{libérées par la substance}

_exposée

à l’action des rayons a et reçues sur un écran au sulfure de zinc

Et

a été fait au _{moyen d’un}

_microscope

dont le

_champ

avait 5 mm de

diamètre,

le

grossissement

était environ 30. L’écran

El

(1) G. KIRSCH et H. PETTERSSON, Wien. Ber., 133 (192~), p. 235; Nature, fi3 (i924), p. 603 ; G. _KIRSCUt

Phys.

Z., 25

(1925),

p. 457.

(2) E. R.UTHERFORD et J.

_CHADWICK,

i13 _(1924), p. 457 ; Proc. _Pltys. Soc., 36 (1924), p. 417.

s’adaptait

à

_l’appareil

au _{moyen d’un}

_rodage,

ce

_{qui permettait}

de le

remplacer

en cas de contamination. Afin de mesurer _{les parcours des rayons}

_{rétrogrades,}

on introduit entre le radiateur

Ri

et l’écran

E,

des écrans absorbants d’acétate de cellulose de diverses

_épaisseurs

(fig. i

b).

Ces écrans sont collés à la cire rouge sur les ouvertures d’un filin de celluloïd F.

Fig. 1. -

Appareil pour l’observation des rayons H de désintégration par la méthode _rétrograde.

Le film s’enroule autour de deux barres horizontales A, et

_A2

mues _{par deux boutons rodés}

(fig.

~i a).

Il est

_arrangé

de telle sorte

_{qu’aucune particule x}

ne

_puisse

tomber directement

sur l’écran de sulfure de zinc. La

_position

de

_chaque

écran absorbant est

_repérée

_par son

numéro tracé sur le film à distance fixe

_(voir

la

_{fig. ~).}

On arrête le numéro dans la

position

nécessaire

_lorsqu’il

_{passe entre deux fenêtres}

_I{1

et

K2

éclairées par une

_lampe

rouge L très faible.

De tous les rayons émis par les sources

Si

et

Sz

une fraction seulement est _{arrêtée par}

le radiateur

Ri ;

les autres

_passent

_près

de lui et tombent sur la surface

_métallique

des

parois

de

_{l’appareil.}

LTn certain nombre de ces _{rayons sont}

_dispersés

à l’intérieur de

l’appa-reil dans diverses directions. Pour diminuer le nombre des

_particules

_{réfléchies par la} surface

_métallique,

il est très utile de recouvrir avec de la

_paraffine

l’intérieur de

_{l’appareil,}

sauf bien entendu les radiateurs et les écrans absorbants.

L’utilisation de sources intenses dans les

_expériences

sur la

désintégration,

119

légèrement

et

_projette

des

_agrégats

moléculaires

_qui

se fixent sur les

_parois

de

_l’appareil

et

deviennent de nouveaux centres _{d’émission de rayons} a. J’ai

_empêché

la

_{pénétration}

du

polonium

dans

_l’appareil

en recouvrant les sources

_placées

à l’intérieur des bouchons

Bi

et

_B2,

de

_pellicules

d’acétate de cellulose d’une

_{épaisseur équivalente}

à 3 mm d’air. Ces

pellicules,

préparées

d’après

la méthode de F. Joliot

₍₁₎

conviennent le mieux comme écrans

protecteurs. Si,

par

hasard,

il survient une

_rupture

d’une de ces

_{pellicules, l’appareil}

est

aussitôt fortement contaminé. Pour mesurer la contamination de

_l’appareil

et de l’écran de sulfure de zinc

E,,

je

me suis servi de deux volets et

_pouvant

être introduits entre les

sources radioactives et la substance

_bombardée;

ces volets sont manoeuvrés de l’extérieur de

_l’appareil

_{par des bouchons rodés}

Pl

et

P2

(fig. l a).

La contamination des radiateurs

R,, R9,

R3, R,

est révélée au _{moyen d’un écran} au sulfure de zinc

_E2

diamétralement

opposé

au

_premier

_Ei.

Il est très difficile d’effectuer un bon

_nettoyage

de

_l’appareil

conta-miné,

même à l’aide de

_papier

d’émeri. J’ai utilisé la couche de

_paraffine

revètant l’intérieur de

_l’appareil

_{pour éliminer les rayons de}

contamination ;

il suffit de chauffer

légèrement

la surface intérieure de

_l’appareil

à la

microflamme,

pour faire recouvrir par la

paraffine

les

_sièges

de nouveaux centres de

_rayonnement

a.

Comme conclusion à cette

_description

de

_{l’appareil qui}

a été construit avec

_grand

soin par NI.

Charrier,

je

voudrais

_souligner

les

_{perfectionnements}

_apportés

à la construction

d’appareils

de ce _{genre :}

1.

_L’appareil

contient deux sources

_{radioactives,}

d’intensité

_{convenable, qu’on peut}

utiliser

_séparément

ou ensemble

_et,

_{par là, régler}

l’intensité du

_rayonnement

a con venant à la numération des

_particules

_{H pour les différents}

_{degrés d’absorption.}

2. La

_pièce

mobile

_{qui porte}

les radiateurs

_permet

de

_changer

facilement leur

position

et d’étudier dans les mêmes conditions l’effet de

_{désintégration}

de diverses substances.

3. Les

_dispositifs

pour

changer

la

_position

des radiateurs et des écrans

_peuvent

être

facilement manoeuvrés dans l’obscurité sans ouvrir

_{l’appareil.}

4. Les nombreux écrans absorbants de diverses

_épaisseurs

_permettent

d’étudier très

soigneusement l’absorption

des rayons secondaires émis par la substance irradiée.

5. Le

_grand

_avantage

de

_l’appareil

réside dans la facilité de son

_démontage

et du

rèmplacement

des écrans absorbants contaminés.

Dispositif expérimental.

Marche d’une

_{expérience. -}

Une installation convenable

permet

de faire le vide

_{progressivement}

dans la boîte

_métallique

et en même

_temps

autour des sources radioactives afin d’éviter la

_rupture

des feuilles minces d’acétate de

cellulose

_qui

couvrent celles-ci. On voit sur la

_{photographie (fig.}

2 et

_{3) l’aspect}

de l’instal-lation.

J’ai

_compté

_{les scintillations pour diverses}

_absorptions

en

_interposant

sur _{le parcours}

des rayons

rétrogrades

les écrans en acétate de cellulose. Le parcours des

_particules

émises

par un radiateur diminue

_{régulièrement}

de deux mm

_d’air,

_quand

on _{passe d’un écran} au

suivant. J’ai étudié de cette

_façon

les substances suivantes : le

carbone,

le

_magnésium,

l’aluminium,

le

soufre,

le

fer,

le

zinc,

l’argent

et le

_plomb.

Ces

éléments ont été

_employés

sous forme de

_plaques

ou de

_poudre

_dispersée

sur des lames

_d’argent.

Pour les recherches

sur la

_{désintégration}

du

carbone,

j’ai

utilisé le

_graphite,

la

_paraffine-,

le

diamant,

le carbone pur

pressé

et le charbon de sucre finement

_pulvérisé.

Le radiateur de diamant a été fait de

petits

cristaux collés à la

_paraffine

sur une

_{plaque d’argent. L’aspect}

de cette

_mosaïque

de diamant est

_représenté

_{par la}

_{photographie (fig.}

₄₎

_qui

a été obtenue par la lueur bleue

du _{diamant excitée par bombardement de rayons a..}

_Cette

luminosité du diamant est

gênante

pour l’observation des

scintillations ;

l’écran au sulfure de zinc est

_toujours

éclairé

par la luminescence du diamant. Afin de mettre à l’abri l’écran au sulfure de

zinc,

_je

l’ai

recouvert d’une feuille d’aluminium d’une

_{épaisseur équivalente}

à 3 mm d’air. Toutes les

substances

étudiées,

avant d’être introduites dans

_{l’appareil,}

ont été conservées dans le vide

avec de

_{l’anhydride phosphorique}

_{pour enlever la}

_petite

_quantité

d’eau de leur surface.

Fig. 2.

rig. 3. Fig. 4.

Résultats des mesures. - Afin d’avoir des conditions convenables de numération des scintillations pour les divers écrans

absorbants,

j’ai

été

_{obligé d’employer}

des sources de

diverses activités. Les résultats des mesures

_peuvent

être

_comparés,

en

_rapportant

le nombre de scintillations à la même intensité de la source _{de rayons} a. Au cours des

_expériences

j’ai

dû

_{remplacer quelques}

fois des écrans de ZnS contaminés. Le nombre de scintillations

dépend

évidemment des

_propriétés

de l’écran

_employé.

La

_comparaison

des résultats des observations effectuées à l’aide de divers écrans de ZnS est

_possible,

si les efficacités de ces

121

activité connue. Connaissant le coefficient d’efficacité des écrans, on

_peut

calculer le nombre de scintillations

_{correspondant}

à l’écran

idéal,

sans trous. Le meilleur de mes écrans avait

un rendement

_atteignant

89 pour 100. Le nombre de scintillations observées a été

_multiplié

par un facteur

_{correspondant}

à l’écran utilisé.

Les résultats de nombreuses

_expériences

faites avec divers éléments sont réunis dans les tableaux I et

II,

dans

_lesquels

la

_première

colonne donne

_{l’épaisseur}

des écrans

absor-bants,

exprimée

en centimètres d’air

_{équivalent, les}

suivantes

_présentent

le nombre de scin-tillations pour les diverses

substances,

rapporté

à un millicurie de

_polonium

et à un écran de ZnS de rendement 400 pour 100.

L’ensemble des résultats montre _{que le nombre de}

_{particules projetées}

_{par les}

substances dans la direction

_rétrograde

faisant un

_angle

de 130, avec la direction des

rayons a.

incidents,

devient

_plus

élevé

_quand

on _{passe à} un élément

_plus

lourd. On sait que

pour

quelques

éléments

_légers

on trouve

_parmi

_{les rayons}

_rétrogrades

_{des rayons} a réfl6chis

vers l’arrière et _{des rayons H de}

_{désintégration.}

Les

_expériences

de

_Geiger

et Marsden

₍₁₎

ont montré que les lois de la

dispersion

des

_particules

a

_{s’appliquent}

bien aux éléments

lourds,

même pour des déviations

atteignant

150°,

tandis que les éléments

légers

donnent certains écarts. Ce fait tient à ce _{que les noyaux}

_atomiques

des éléments

_légers

subissent

une transformation au moment du choc central. Il _{s’en suit que l’étude de la}

désinté-gration

par la méthode

rétrograde

est liée à celle de la

_dispersion

_{des rayons par la}

TABLEAU I. - Norubre de scintillations obtenues

pour le carbone sous diverses

_jornles.

La

_{désintégration}

d’un certain élément

peut

ètre sûrement constatée si les

_protons

pro-jetés

par

cette

substance

_ont,

un _parcours

_supérieur

à celui des

_{particules a}

réfléchies. Le

(i) H. GEIGER et E. MARSDEN. Phil. _Mag., 25 (4~ i 3), p. 604.

parcours des rayons réfléchis a été déterminé au _{moyen de la formule} donnée par la théorie du choc

_élastique

de Rutherford et en admettant la loi de

_Geiger.

où 1k et

Re

désignent

la masse _{et le parcours initial} d’une

_{particule x, 6 l’angle}

de déviation

des rayons a.

TABLEAU II. -

ivoinbre de scintillations obtenues pour divers éléments.

Toutefois,

dans le cas du

carbone,

il a fallu utiliser une loi

_{empirique plus}

_{exacte pour} la relation entre la vitesse et _{le parcours, parce que la loi de}

_Geiger

est en défaut _{pour des}

vitesses très faibles. Les valeurs

_numériques

calculées pour 6 =130° et

Ro = 3,6

cm, sont

données dans le tableau III..

123

C, Mg,

Al,

Si et S. Ces

_particules

sont dues

_probablement

à une

_{désintégration}

_{de noyaux}

atomiques.

T-~BLEAU 111

Discussion des résultats. -

Pour les études

_précises

sur la

_{caésintégration}

artificielle,

il est nécessaire d’examiner une courbe

_{d’absorption}

des rayons

_{rétrogrades,}

_qui

détermine

le nombre de scintillations _{observées par minute} en fonction de

_{l’épaisseur}

des écrans absorbants

_exprimée

_{par leur}

_équivalent

d’air. Je me borne à

_présenter

seulement les

courbes obtenues pour le carbone étant donné le rôle

important

que cet élément

joue

clans la solution des

_problèmes

_principaux

sur la

_{désintégration}

des éléments. Toutes les courbes

tracées pour le carbone manifestent une chute

_rapide

_{pour les faibles}

_absorptions,

mais à

partir

de

_{l’épaisseur 9}

mm,

qui correspond

au _{parcours des rayons} x

réfléchis,

les courbes

changent

d’allure;

le nombre de scintillations décroît très lentement pour les

absorptions

plus

élevées

_(fig.

5).

Le

_{changement brusque}

de l’allure des courbes en un

_point

où

_{l’équivalent}

d’air des écrans absorbants est

_{approximativement égal}

à la valeur

_théorique

_{du parcours des}

_parti

cules a

_{réfléchies,}

_{montre que} nous nous trouvons en

_présence

d’une transformation des atomes de carbone

_provoquée

_par l’action _{des rayons a incidents : les}

_particules

_{de parcours}

supérieurs

à

0,7

cm sont très

_probablement

des

_{protons provenant}

_{des noyaux de carbone.} En

effet,

dans le cas contraire il faudrait supposer : 1° que les rayons a réfléchis ont un

parcours notablement

supérieur

à celui

_qui

est

_prévu

_{par la théorie du choc}

_élastique,

ou

2° que les

particules

de

_longs

_parcours

_proviennent

d’une autre substance

_qui

_peut

se trou-ver dans le carbone comme

_impureté.

Si nous admettons la

_{première interprétation}

de l’effet

observé,

il en résulte

_{qu’une particule acquiert}

une certaine

_{quantité d’énergie}

provenant

du noyau

frappé,

c’est-à-dire que le noyau heurté par le choc cède de

l’énergie,

ce

_qui

nécessite une transformation. L’accord entre _{les résultats obtenus pour le nombre de}

scin-tillations pour le carbone sous diverses formes à

_{l’exception}

de la

para,ffine, qui

ne contient pas

plus

de _{85 pour 100 de}

_carbone,

rend

_improbable

la deuxième

_supposition.

Il convient ici de noter _{que le nombre de}

_particules

_rétrogrades

obtenues dans la

_paraffine

est de 32 pour 100

plus

faible que dans le carbone pur. Il est

_impossible

évidemment de

_présumer

que toutes les substances étudiées ont contenu des

_impuretés

de même

_origine

et en même

quantité.

L’existence d’un

_isotope

de carbone CC3

_qui

a _{été récemment annoncée par A.}

_King

et R.

_{Birge (1)}

ne

_peut

_{pas influer} sur les résultats des mesures, car la

_proportion

de cet

isotope,

à

_peine

_{décelable par}

_l’analyse

_spectrale,

est

_trop

_petite

_pour se manifester dans le processus de

désintégration.

J’ai observé

également

des

_particules

_{de parcours}

_plus

_long

que celui des rayons a réfléchis pour les éléments : Si. Le nombre de

particules

observées pour ces éléments est du même ordre de

_grandeur

que pour

l’aluminium,

il y a donc _{apparence d’une}

_{désintégration}

_{artificielle par bombardement de}

_particules

oc. La

courbe

_{d’absorption}

obtenue pour Al a une allure peu différente de celle obtenue pour le

carbone.

_Après

une chute

_brusque

cette courbe devient

rectiligne,

_presque

parallèle

à

l’axe des

_abscisses,

le nombre de scintillations

_changeant

_{peu pour les écrans}

_plus

absor-bants.

_Malgré

la

_grande

intensité des

_{préparations}

due

_{polonium (30}

millicuries) il a été

impossible

de déterminer avec

_précision

_{la limite du parcours des rayons} H de

désintégra-tion,

le nombre de scintillations étant

_trop

faible. Dans les conditions de mes

_expériences

je

n’ai pas pu révéler l’existence des trois groupes de rayons H de

désintégration signalée

dans un récent travail de M. Il. Pose

_(1).

Fig. 5.

L’effet de

_{désintégration}

a été

_également

établi pour le

soufre,

un des éléments de

masse 4n. _{Ce résultat montre que le noyau des atomes de soufre} ne

_peut

_pas être construit seulement au _{moyen des noyaux}

_d’hélium,

mais doit aussi contenir des

_protons

non

engagés

dans les noyaux He.

Pour les éléments

_plus

lourds :

_{Fe, Zn,}

_Ag

et Pb

_je

_{n’ai observé que des}

_{particules u}

réfléchies;

ces éléments se sont donc montrés insensibles au bombardement. Le

_petit

nombre de scintillations _{que le fer donnait pour les}

_épaisseurs

absorbantes

_{plus grandes}

_{que les} parcours des

particules a

réfléchies est

_probablement

dû aux

_{impuretés qui pourraient}

se trouver dans le morceau de fer examiné.

Afin de comparer les

résultats

de mon travail avec ceux d’autres auteurs,

j’ai

ca.lculé

d’après

les conditions

_{géométriques}

de

_{l’appareil,}

le nombre de

_particules

H de

désintégra-tion par

rapport

au _{nombre de rayons} ex _{reçus par le}

_radiateur,

en

_supposant

_{que les}

pur-ticules de

_{désintégration}

sont émises dans toutes les directions en nombre

_égal

_(hypothèse

couramment

admise).

Conformément à ce

calcul,

une _{scintillation observée par minute pour}

1 millicurie de Po

_correspond

à

_4,~

_particules

H de

_{désintégration}

_{pour 106}

_{particu les lJ.}

incidentes. On

_peut

donc trouver le rendement en

_particules

_{H par}

_rapport

au nombre de

particules

a en

_multipliant

les nombres de scintillations donnés dans le tableau Il par ce facteur.

J’ai

_comparé

les résultats des travaux de divers auteurs concernant les éléments :

_C,

Al et Fe. Les nombres de

_particules

_{observées à Vienne par M. Pettersson} et _par ses

collabora-teurs sont

_{généralement}

_{élevés par}

_rapport

à l’effet observé par les autres

auteurs;

il y a au

moins 20 rayons de

désintégration

pour 106 rayons a incidents. La

plupart

des

_particules

H

ont de _{faibles parcours}

_atteignant

à

_{peine quelques}

_centimètres

dans l’air. Les nombres observés par Rutherford

(’)

et Chadwick

₍₂₎

sont de l’ordre de

grandeur

d’une ou deux

par-ticules H sur 106

_particules

2. Les nombres de Pose

₍₁₎

sont 100 fois

_plus

faibles que ceux

trouvés par les autres auteurs. Les résultats

numériques

de mes recherches sont le

_plus

rapprochés

de ceux de Bothe et de Franz

_(4).

En

effet,

ces auteurs ont _{trouvé que}

l’alumi-nium

donne,

pour une

_absorption

de 4 cm

_d’air,

deux

_protons

sur 1U6

_particules

ex;

j’ai

obtenu

pour la même

absorption

1,3 protons.

Le

carbone,

d’après

leurs

observations,

a

_donné,

_pour une

_absorption

de

_{1,4 cm, 2}

_particules

H;

j’ai

observé pour la même

absorption

2,1

parti-cules H. Les résultats

_numériques

ne semblent

_{pas être}

en

_{contradiction;}

mais la diver-gence existe

quant

à

_{l’interprétation}

de

_l’origine

de ces

_particules.

H. Bothe et Frdnz ont

supposé

que l’émission de

particules

H par une

_plaque

de carbone

_provient

de ses

impu-retés. Le nombre considérable de

_particules

observées pour les faibles

absorptions

suggère

certains doutes sur cette

_{interprétation.}

Bothe et Franz hésitent à attribuer les

_particules

observées à la

_{désintégration}

_{d’un noyau de}

carbone,

tandis que

je

suis

_disposé

à admettre effectivement la

_{désintégration}

de

cet élément,

_ayant

fait les

_expériences

avec divers échan-tillons de carbone

_d’origine

différente. Les résultats de mes

_expériences

sur le carbone son en accord avec ceux de Vienne seulement sur la

_possibilité

de sa

_{désintégration ; mais}

mes

nombres sont bien inférieurs à ceux obtenus à Vienne.

Le résultat

_positif

des recherches sur la

_{désintégration}

du carbone et du soufre tient

vraisemblablement à ce _{que les noyaux}

_atomiques

de ces éléments ne consistent pas

essen-tiellement en un

_assemblage

de

_particules

a. Il s’en suit

_qu’on

ne

_peut

_{pas faire}

_dépendre

la

_{désintégration}

artificielle des éléments d’un caractère bien défini de leur constitution nucléaire. Une émission des

_protons

sous l’influence d’un

_agent

extérieur est une

_propriété

générale

des éléments.

Les résultats

_négatifs

_{obtenus pour les éléments lourds :}

Fe, Zn,

Ag

et Pb traduisent la résistance que les atomes de ces éléments

_opposent

à l’action des forces extérieures très intenses dont on

_{dispose aujourd’hui. L’énergie}

de

_{particules x}

du parcours de

3,6

cm n’cst

probablement

pas suffisante pour provoquer la

rupture

des atumes lourds.

D’ailleurs la théorie de Gamow

_(")

montre

_également

_{que la}

_{désintégration}

_{du noyau}

des atomes _{des éléments lourds par l’action des rayons} a, même

plus rapides,

est presque

impossible.

Comme on le

_sait,

la théorie de Gamow est basés ur

_{l’application}

de la

_mécanique

ondulatoire à

_{l’explication}

du mécanisme de la

_{désintégration}

artificielle.

_D’après

l’idée de

Gamow le noyau

atomique

est entouré par une barrière

_potentielle.

Gamow a

_supposé

_{que la}

désintégration

artificielle par choc d’une

particule x

est dûe à la

_{pénétration}

de cette

_particule

dans le

_système

nucléaire d’un

_atome;

la

_possibilité

de _{destruction du noyau}

_atomique

(1) Loc, cit.

(’-’) CONSTLBLE et POLL-BRD, Pro,. _{Roy. Soc., London,} 130 (1931), p. 463.

(3) H. PosE, Z. _Physik,, 60 _{(1930), p.} 156.

dépend

de la

_transparence

de cette _{barrière pour les rayons incidents.} Gamow a donné une

formule

_permettant

de calculer la

_probabilité

de

_{pénétration}

d’une

_particule

a _{d’un parcours}

déterminé dans le noyau

atomique

de divers éléments. Le calcul effectué pour le fer montre

que la

possibilité

de la

désintégration

d’un noyau des atomes de cet élément est

extrême-ment

_petite

et ne

_dépasse

_{pas la valeur de 1 : :10" .}

Le nombre relatif de

_particules

H de

_{désintégration}

_{obtenu pour le fer par Kirsch} et

Pettersson est notablement

_plus

_{élevé que le nombre calculé.}

_D’après

leurs dernières

mesures

_(1),

ce nombre est de l’ordre de il

_particules

_{H pour 106}

_particules

«.. L’étude de

Stetter

_(1),

sur la _{déviation des rayons}

_projetés

_par un radiateur de fer dans un

_champ

magnétique

a confirmé la

_présence

des

_{particules d’hydrogène.}

Stetter a admis

_également

que les

particules

H observées

_proviennent

de la

_{désintégration}

_{des noyaux de fer.}

Bothe,

Franz et

_{Pose, qui}

ont fait des recherches sur la

_{désintégration}

du

_fer,

ont

conclu,

contrairement aux résultats de

Vienne,

que le noyau

atomique

de fer ne subit pas la

désintégration

artificielle sous l’influence _{des rayons x du}

_polonium.

Le

_petit

nombre de

particules

H observées avec le fer a été attribué aux autres substances

_{désintégrables qui}

se

trouvent

_toujours

dans le fer comme

_impuretés.

Récemment,

Beck

₍₃₎

a calculé par la

_mécanique

_{ondulatoire que la}

_{désintégration}

arti-ficielle devrait

_pouvoir

se

_produire

non _{seulement par choc} d’une

_particule

«

pénétrant

dans

le

_système

_nucléaire,

_{mais aussi par} un autre mécanisme : une

_particule

a

_{s’approchant}

du

noyau

atomique peut

lui céder de

_l’énergie

sans

_{pénétration}

dans son

_intérieur;

_l’énergie

acquise

par le noyau

peut

contribuer à l’émission d’un

proton.

Dans ce cas

_{l’expulsion}

des

protons

est

_produite

_par l’effet de résonance entre les ondes de de

_Broglie

des

_{particules a}

et les ondes propres des noyaux

attaqués.

L’existence de la

_{désintégration}

_{artificielle par} résonance a été constatée

_{expérimentalement}

_{par Pose}

_1’)

_{pour l’aluminium. Pose} a mis en évidence trois groupes distincts de rayons H de

_{désintégration}

de diverses

pénétra-tions. En recherchant

_quelles

étaient les vitesses des

_particules

«

_capables

de donner

naissance à ces différentes

_espèces

de rayons

_H,

il a _{conclu que deux groupes de rayons H}

plus rapides

sont

_provoqués

_{par résonance} sous l’action des rayons ? de deux parcours bien

définis. , .

Dans le travail de Beck nous trouvons une indication de rendement de la

_{désintégration}

effectuée _par

_résonance;

dans le cas du fer le nombre de

_particules

H par

rapport

au nombre de

_particules

a serait

_égal

à 2.10-7. Les nombres relatifs de

_particules

_{H obtenus pour}

le fer _par les auteurs de Vienne ne sont _{pas de l’ordre}

_indiqué

_{par Beck. Il} me semble que les

rayons H de

désintégration

observés à Vienne ont été issus de noyaux d’autres éléments

qui

pouvaient

être dans le fer.

Ce travail a été effectué au Laboratoire Curie de l’Institut du Radium.

_J’exprime

ma

profonde gratitude

à Mme P. Curie pour la bienveillance avec

_laquelle

elle a bien voulu me

guider

durant le cours de mes recherches. Je suis reconnaissant à Mme I. Curie et

M. F. Joliot _{pour les}

_précieux

conseils

_qu’ils

m’ontfournis au cours de ce travail. Je remercie

M. S.

_Gorodetzky

_pour son aide au cours des

_expériences

et tous les travailleurs du Labo-ratoire de Mme Curie _{pour l’amitié}

_qu’ils

m’ont

_{toujours témoignée.}

(1) G. KIRSCH et H. PETTERSSOfi, Z. _Physik., 5i _(1928), P 669. (2) STETTER. Z.

_Physik.,

42 (1921), p. 141.

(3)

BECK, Z.

_Physik.,

64 _(1930), p. 22. ,

(4) POSE, Z.

_Physik.,

64 (~ 93~), p 1.