Recherches sur la radioactivité

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Submitted on 1 Jan 1907

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Recherches sur la radioactivité

A. Battelli, A. Acchialini, S. Chella

To cite this version:

A. Battelli, A. Acchialini, S. Chella. Recherches sur la radioactivité. J. Phys. Theor. Appl., 1907, 6

(1), pp.899-907. �10.1051/jphystap:019070060089901�. �jpa-00241269�

899 L’observation des phénomènes que je ^viens de décrire est d’une très grande ^{facilité avec} les matières que j’ai employées, parce

qu’elles fondent au-dessous de ~00°. Il est très probable que des ^ma- tières plus difficiles à fondre les donnent également. ^En particulier,

les mélanges de silicates qui constituent les roches se comportent peut-être ^{d’une manière} analogue ^à la cire. S’il ^en était ainsi, ^la

formation des colonnes de basalte et des pavés ^de géants s’expli- querait facilement. Les basaltes fondus seraient divisés par les ^cou- rants de convection en cellules prismatiques qui persisteraient ^au

moment de la solidification ; le retrait accompagnant ^{le refroidis-}

sement provoquerait ^{alors la} séparation des cellules par des fentes suivant leur contour, ^comme je l’ai observé pour la cire mélangée ^de

stéarine.

RECHERCHES SUR LA RADIOACTIVITÉ.

[Travail de l’Institut de Physique ^{de Pise} (Direct. ^A. Battelli).]

Par MM. A. BATTELLI, A. ACCHIALINI et S. CHELLA.

1. Il ~T ^a quelques ^{années nous} entreprîmes ^{une série de recherches}

sur la radioactivité des eaux et des gaz de différentes parties ^{de la}

Toscane. Mais, depuis quelque temps, ^notre attention s’est arrêté surtout à l’étude des gaz émanant des ^eaux de San Giuliano, ^{à cause}

de l’action radioactive extraordinaire que nous y avions ^constaté.

La composition ^{de ces eaux} fut déterminée par divers chimistes ^et à différentes époques.

Les diverses analyses indiquent ^une composition presque ^constante de ces eaux dans un intervalle de cinquante ^{ans : celle du} professeur Grimald, ^{faite en} 1900, donne pour la ^teneur du gaz dissous dans

.

1 litre d’eau :

Dans cette analyse, les gaz ^{ont été} extraits de l’eau _par ébullition ; mais le gaz qui ^se dégage spontanément ^{au moment où l’eau sort des} puits ^{a une} composition bien différente. Selon Orosi, elle contient

Article published online by EDP Sciences and available at

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900

pour 1 ^{litre du} mélange :

2. Nos essais sur la radioactivité ont été faits au moyen ^de la mé- thode électroscopique ^{bien connue d’Elster et Geitel.}

L’électroscope employé ^{était du} type ^{Exner à feuille} d’or, ^{à dis-}

perseur cylindrique renfermé dans une cage de zinc. L’électros- cope ainsi monté avait une capacité ^{d’environ 25} unités électrosta-

tiques.

Le même appareil ^servait aux mesures de la radioactivité du gaz et de l’eau. Pour mesurer la radioactivité du gaz, ^on faisait circuler

ce dernier dans la cloche de zinc, qui, ^{à cet} effet, était munie de deux

robinets, ^l’un d’entrée, l’autre de sortie. Pour la ^mesure de la radioactivité de l’eau, ^on introduisait celle-ci dans un récipient ^annu-

laire qui ^{entourait la} tige ^du disperseur ^et reposait ^{sur le même sou-}

tien qui supportait ^la cloche de zinc.

La dispersion ^{de l’eau des deux} établissements balnéaires a été mesurée en introduisant dans l’appareil 1/2 ^litre d’eau ; ^{elle est en}

moyenne de ⁵⁵ volts à l’heure.

En introduisant, ^au contraire, ^{environ 10} litres de gaz dans la cloche de l’électroscope, ^{on trouva, en moyenne, une} dispersion ^de

12 volts à l’heure.

Selon l’ana lyse rappelée ci-dessus, ^{on a environ 50} centimètres cubes de gaz dans le demi-litre d’eau soumis ^à l’expérience. ^Ces

gaz, introduits seuls dans l’appareil, auraient donné une dispersion

de 60 volts par heure. Nous concluons donc que la radioactivité de l’eau doit être entièrement attribuée au gaz qu’elle ^{tient en solution.}

Étant donnée la très grande radioactivité de ces eaux, il ^nous selnbla

important ^{de faire une} analyse qui pîit ^{nous donner} quelque ^indica-

tion sur la nature de la matière qui provoquait la radioactivité.

3. Il était facile de reconnaître si la radioactivité était due à du thorium ou à de l’actinium. Il suffisait, pour cela, de laisser séjour-

ner le gaz dans le gazomètre pendant ^une demi-heure environ pour être sîir qu’il ^{ne contenait} plus ^{ces éléments.} Et, ^comme après ^ce laps ^de temps le gaz conservait sa radioactivité intacte, ^cette dernière

ne p ouvait ^{être due} qu’à ^une émanation de radium ^ou d’un autre élé-

ment inconnu.

Pour éclaircir ce point, ^{il ne restait} qu’à étudier la loi de décroisse- ment de l’activité du gaz ^et celle de la radioactivité induite sur les corps métalliques ^{à et} les comparer ^avec les lois analogues ^relatives

au radium.

Pour l’étude de laloi de décroissement de l’activité du gaz,on pro- cédait de la façon suivante : après avoir accumulé dans un gazomètre

une certaine quantité de gaz, ^{on en} mesurait la dispersion jour par

jour ^en l’introduisant dans la cage de l’électroscope ^en quantité

déterminée (environ ¹⁰⁰⁰ centimètres cubes).

Les résultats d’une détermination sont rapportés dans le tableau suivant :

La dispersion ^{décroît avec le} temps ^{selon une loi assez bien} repré-

sentée par la formule exponentielle .

Fio. 1.

En effet, ^en prenant pour abscisses les temps ^et pour ordonnées

902

les logarithmes des activités (dispersion ^en volts par heure), ^{on obtient}

la ligne ^{tracée dans la} fig. i, qui, ^{au delà du troisième} jour, prend ^une

forme sensiblement rectiligne.

En considérant seulement les valeurs comprises ^{dans la} partie ^de

la courbe qui ^{suit une marche} exponentielle, ^{on trouve} que l’émana- tion radioactive contenue dans le gaz de San Giuliano se réduit de moitié en six jours, tandis que celle du radium ^se réduit de moitié

en quatre jours. ^En d’autres termes, la valeur de la constante du temps.

déduite de la formule précédente ^{est de huit} jours ^et quinze ^heures,

tandis que celle de la ^{constante du} temps ^{du radium est de} cinq jours

et treize heures.

La radioactivité induite fut mesurée de différentes façons. ^{On com-}

mença par faire séjourner le gaz dans ^une cloche métallique pendant

environ une demi-heure, ^{ensuite on} aérait abondamment la cloche et on mesurait la radioactivité qui ^lui restait. Ou bien on laissait le

disperseur métallique ^de l’électroscope suspendu pendant ^un jour

au-dessus d’un des bassins auxquels aboutissait la ^source. On activa aussi des morceaux de métal en les maintenant à un haut potentiel

négatif ^{dans une cloche} remplie de gaz recueilli ^aux pôles.

On tenta aussi de radioàctiver un morceau de charbon pris ^comme

cathode dans un bain soumis à l’électrolyse; mais l’activité acquise

dans ce cas fut toujours trop petite pour que ^l’on pût ^{faire une mesure}

concernant l’action du temps.

La radioactivité induite décroît après quelque temps ^{selon une}

loi exponentielle ^{et se} réduit de moitié après ^trente sept minutes,

comme on le voit d’après ^la fiq. 2 ^{relative à une} détermination, ^tan-

dis que celle du radium ^se réduit de moitié au bout de vingt-huit

minutes.

Ce qui ^veut dire que la ^constante du temps - ^est, pour la radio- activité induite par les gaz de San Giuliano, ^de cinquante-quatre minutes, tandis que ^celle du radium est de quarante ^{et une minutes.}

Avant d’affirmer que les constantes du temps de l’émanation et de la radioactivité induite des eaux de San Giuliano sont différentes des éléments correspondants ^du radium, ^{nous avons voulu} nous assurer

qu’aucune ^erreur systématique ^ne s’était introduite dans nos expé-

riences. Pour ce faire, ^{les mêmes} appareils ^furent employés pour la

mesure de la radioactivité induite par ^une solution de baryum ^radi-

fère. On prit ^{les mêmes} précautions ^{et on} employa ^{les mêmes mé-}

thodes que pour les mesures précédentes. Mais, ^{dans ce} cas, nous

trouvâmes que la radioactivité du radium ^se réduisait de moitié après vingt-huit minutes, conformément à ce qu’avaient établi Curie et

Rutherford.

~

FIG. 2.

Nous pouvons ^{donc avoir la} complète ^assurance que les ^mesures

des constantes de temps ^de l’émanation contenue dans les eaux de San Giuliano et de la radioactivité induite par ^cette dernière sont différentes de celles du radium.

4. Ayant ^{trouvé cette} radioactivité des eaux de San Giuliano, ^nous

cherchâmes à étudier l’émanation radioactive pour ^voir si elle pré-

sentait quelques propriétés pouvant la caractériser.

Il était très important pour ^nous de pouvoirdécider si l’émanation radioactive de ^{nos eaux} était suffisante pour ^{traiter avec} profit ^la grande quantité ^{de mètres} cubes nécessaires pour l’accumulation de la quantité d’émanation qu’il fallait pour étudier ^ses propriétés spécifiques.

Pour nous renseigner ^{à ce} sujet, ^{nous tentâmes} dans des condi- tions convenables de condenser l’émanation sur la blende de Sidot.

Pour cela nous avons extrait le gaz de l’eau ^au moyen du dispositif

suivant : une pompe aspirait ^l’eau depuisla source jusqu’à ^{la hauteur}

de 8 mètres environ dans un récipient ^{de verre R} (flu. 3) ^dans lequel

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elle abandonnait _{les gaz} à cause de la raréfaction que l’on y pro- duisait. Ce récipient ^{était muni à son ouverture d’un couvercle de lai-}

ton G auquel s’abouchait un tuyau ^de plomb qui, ^{à son autre extré-} mité, plongeait ^dans l’eau de la source. Le couvercle même était tra- versé par deux tubes p ^et f. ^Le premier ^{de ces tubes} arrivait jusqu’au

sommet du récipient ^{de verre et était en relation avec} les pompes d’as-

piration. Le deuxième arrivait jusqu’à la moitié de la hauteur du ré-

cipient ^et s’immergeait par ^{son autre} bout dans une cuve mise dans

un puits ^{à un niveau} plus bas que l’eau de la ^source. Ainsi l’eau, ^au

1

fur et à mesure qu’elle ^{arrivait au} récipient R, ^se déchargeait ^dans

le puits par le tube p, ^{en se} renouvelant continuellement.

FIG. 3.

Le gaz débarrassé de l’acide carbonique ^{et de} la vapeur d’eau

passait ^dans l’appareil ^à condensation représenté ^{dans la 4.}

Dans une éprouvette ^A, recouverte à l’intérieur de blende de Sidot et munie dans sa partie supérieure d’une tubulure latérale a, ^on introduit un tube de verre b, qui, ^{à travers un} bouchon fermant

l’éprouvette, arrive presque ^au fond de celle-ci. L’appareil ^est

immergé dans l’air liquide ^{contenu dans un} récipient ^{de Dewar C.}

Le g az ^entre par le tuhe b, ^{arrive au fond} de l’ éprouveite, ^{et remonte}

dans celle-ci pour sortir par la tubulure ^a.

Mais l’émanation à la température ^{de l’ air} liquide ^{se condense et,}

en s’accumulant dans l’éprouvette, finit par donner ^une forte luminosité à la blende de Sidot.

FIG.

Cette luminosité apparaissait ^environ deux heures après que ^le gaz avait commencé à passer et, pendant ^le temps employé ^{à ce}

travail de condensation (environ ^{soixante heures de} suite), augmen- tait continuellement. Elle arrivait à la fin à une intensité telle qu’elle

était visible des points ^les plus éloignés ^{d’une vaste salle et} qu’on pouvait voir les heures sur une montre placée près ^{du tube.}

Une éprouvette ^{de ce} genre, gardée ^{dans l’air} liquide, conservait sa

luminosité inaltérée pendant ^un grand ^{nombre d’heures.}

La diminution de la luminosité était, ^au contraire, ^très rapide ^si

on laissait l’éprouvette ^{à la} température ordinaire. Dans ce cas, il suffisait de vingt minutes pour que ^{toute trace} de luminosité ait

disparu. ^En somme, cette émanation se présente ^{comme un} gaz

très volatil et très diffusible.

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5. Nous avons voulu comparer les effets obtenus par ^{cette émana-} tion ^{avec ceux} donnés par l’émanation produite par la solution de

baryum radifère dont nous avons parlé ^ci-dessus.

La luminosité, ^{dans ce dernier} cas, ^se montrait un peu plus rapi-

dement que celle obtenue par ^notre émanation ; mais, quant ^{à ce}

qui regarde l’intensité de la lumière, les deux émanations ne pré-

sentaient pas de différence sensible ^à l’oeil.

Dans toutes nos expériences, ^{nous avons eu soin de tenir les} appareils ^contenant le sulfure de zinc à l’obscurité pendant plusieurs heures, ^{avant de les mettre en contact avec} l’émanation. Nous travaillions toujours ^{à une lumière très faible, de façon} que la lumière extérieure ne communiquàt ^{pas à} la blende de Sidot ^une luminosité qui n’aurait pu ^être attribuée à l’émanation.

Nous croyons toutefois que ^cette précaution ^est superflue, ^car

nous avons pu ^nous rendre compte que la blende de Sidot, ^même

si ^on l’a tenue au soleil préalablement, perd instantanément toute trace de luminosité sitôt qu’elle ^est portée ^{à la} température ^{de l’air} liquide.

6. Des recherches précédentes, ^nous pouvons conclure que la radioactivité des eaux thermales de San Giuliano est due à une

matière radioactive très énergique qui ^{a une} émanation dont les caractères sont semblables à celle du radium, ^mais qui ^se distingue

de cette dernière par ^sa durée et par la durée de la radioactivité induite sur les morceaux de métaux.

Le tableau suivant met en regard ^les caractères du radium et

ceux des gaz de San Giuliano.

Ces résultats, toutefois, ^{ne nous} semblent pas suffisantes pour arriver à une conclusion sure quant ^{à la nature} de la matière radio-

active, ^car l’analyse ^{de la} radioactivité, ^faite par l’étude des lois selon lesquelles l’activité décroît avec le temps peut ^{nous donner} d’utiles indications quand ^il s’agit ^de substances _pures, mais non

lorsqu’on considère des mélanges de corps radioactifs.

Pour arriver à des conclusions précises, ^{il est} nécessaire d’associer

à ces recherches l’analyse spectrale de l’émanation même et l’étude de ses propriétés physique s.

Les expériences ^faites jusqu’ici ^nous permettent ^d’assurer qu’une

étude faite dans ce sens ne peut manquer de donner des résul- tats intéressants, quand ^on l’entreprendra ^avec des moyens appro- .

priés.

Nous nous préparons maintenant à cette deuxième partie ^de

cette étude, ^{dont nous} publierons ultérieurement les résultats.

MESURES DES RÉSISTANCES ET DES COEFFICIENTS DE SELF-INDUCTION A L’AIDE DU TÉLÉPHONE DIFFÉRENTIEL ;

Par M. C. ATHANASIADIS.

MM. Federico (~ ), ^{Duanne et} Lory (2) ^{et H. Ho} (3) ^ont déjà fait usage

du téléphone différentiel pour ^mesurer les résistances et les coefli- cients de self-induction; mais, dans leurs méthodes, ils utilisent des courants alternatifs produits ^soit par ^une bobine d’induction, ^{soit à}

l’aide d’un commutateur tournant.

Nous avons été amené à constater que, dans les méthodes dans

lesquelles ^on utilise des courants alternatifs avec un téléphone, ^ces

courants alternatifs peuvent ^être remplacés par des courants con-

tinus provenant ^des dynamos, ^tels que les ^courants qui ^servent

à l’éclairage des villes. Cette substitution a été faite _par nous dans les mesures des résistances et des capacités par ^le pont ^{de Wheat-}

stone.

Afin de diminuer l’intensité du courant, ^{on intercale dans le cir-} cuit du courant continu une résistance convenable sans self-induction

ou plutôt ^un condensateur (de capacité ¹ microfarad et plus) ; ^{dans ce}

cas, ^un téléphone, intercalé dans le circuit, donne un son constant et net dont la hauteur dépend ^du nombre des ondulations par seconde du courant de la dynamo. ^Nous employons ^{souvent des courants de}

110 ou 220 volts; ^{le son est} cependant toujours perceptible, ^même

sous un voltage plus faible. Il est à remarquer, cependant, qu’on

entend mieux le son quand ^le voltage ^est plus ^{élevé ou la} capacité ^du

condensateur plus grande.

(1) ^{11 Nuovo} Ci n1ento, ⁴⁶ série, ^t. VI ; ^1897.

(2) ^The Physical ^Reuiew (On ^the diffe,’enlial telephone), p. 27~-1’i9; ^i90:~.

(3) ^The Physical Review, p. 166-170; ^1905.