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Étude de la vitesse de désintégration du polonium en divers lieux
L. Bogoiavlensky
To cite this version:
L. Bogoiavlensky. Étude de la vitesse de désintégration du polonium en divers lieux. J. Phys. Radium,
1931, 2 (1), pp.12-19. �10.1051/jphysrad:019310020101200�. �jpa-00233046�
ÉTUDE DE LA VITESSE DE DÉSINTÉGRATION DU POLONIUM EN DIVERS LIEUX par M. L. BOGOIAVLENSKY.
Laboratoire Radiologique de la Chambre centrale des poids et mesures de Léningrad.
Sommaire. 2014 Le mémoire contient la suite des expériences publiées l’année dernière.
On a fait trois séries d’expériences de détermination de la constante de polonium : dans
le Midi de l’U. S. S. R. (42 points), dans la région de Leningrad (18 points) et dans les environs de Leningrad à Dietskoie Selo (3 points). Les résultats ont démontré des variations dans les limites de 135,5 à 141,1 jours, et qui paraissent dépendre du lieu de l’expérience.
Cette étude contient la suite des expériences décrites en 1929 dans le numéro de
septembre du Jou>?nal de Physique et le Radium. Les divergences obtenues antérieurement dans la définition de la constante du polonium ne pouvaient pas être traitées comme pro- venant exclusivement de l’influence de la localité, toutes les précautions n’étant pas prises :
nous considérons donc ces premières expériences comme provisoires. Les causes qui peu- vent influer sur la valeur de la constante du polonium, sont les suivantes. D’abord c’est l’influence de l’oxydation de la surface métallique sous l’action de l’oxygène de l’air, puis
la pureté de la préparation du polonium employé pour les expériences, le manque de satu- ration initiale, les secousses du support qui peuvent produire la perte de la préparation et, enfin, la précision des mesures. On peut y ajouter encore les fluctuations radioactives dru courant à ionisation égale qui sont très importantes pour les rayons alpha. On peut voir
que la définition de la période du polonium présente des difficultés sérieuses, surtout si les
expériences demandent le transport des préparations par la poste.
On peut opérer pour la définition de la constante radioactive dans divers lieux par deux procédés.
Premièrement on peut faire les calculs en se basant sur deux séries des mesures seule- ment séparées par un intervalle de temps assez long (plusieurs mois), mais prendre comme
base la valeur moyenne de plusieurs séries des mesures effectuées pendant plusieurs jours.
Secondement, ayant établi la base par le même procédé que dans le cas précédent, faire
les mesures du courant d’ionisation un même jour, mais prendre plusieurs intervalles de
longueur convenable. C’est-à-dire faire la courbe exprimant la loi exponentielle pour chaque
localité.
Il est évident que le premier procédé est moins sûr, mais il peut être appliqué dans le
cas des lieux très éloignés du Laboratoire où l’on fait les mesures. Le deuxième procédé,
si l’on fait une quantité suffisante des déterminations, permet de contrôler la loi de la décroissance plus sûrement et de calculer les erreurs. Dans les expériences qui vont être décrites, nous avons employé les deux procédés.
.
1. Préparation du polonium. - Les expériences de 1929 ont démontré que le pro- cédé employé de préparation du polonium donne des résultats convenables; c’est pourquoi
nous avons employé le même produit, provenant du minerai de Fergana. On a pris des
sulfures de plomb et de bismuth contenant exclusivement le radium D, E et F. Les sulfures traités par l’eau régale sont évaporés à sec et les chlorures obtenus mis en dissolution par l’addition d’eau additionnée d’acide chlorhydrique.
2. Préparations des disques activés par le polonium. - Les disques en laiton
de 80 mm de diamètre sont munis de petites saillies au bord. Pour protéger la préparation
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019310020101200
13 active des actions mécaniques les disques sont couverts par d’autres disques plats polis ayant
le même diamètre (fi~. ~ ). La surface des disques destinée à servir de support pour la pré- paration de polonium est soigneusement polie et dorée. L’activation se fait par versement
...a... Y
de quelques cm3 de la solution chlorhydrique
contenant les sels de plomb, bismuth, Ra D, Ra E
et RaF sur la surface dorée des disques, où elle
reste quelques minutes. On décante ensuite le
liquide, on lave à eau distillée, on frotte avec de ~,~b. 1.
l’ouate et on sèche à température ordinaire.
Le rayonnement des disques ainsi préparés contient encore le rayonnement du radium
E qui disparaît totalement au bout d’un mois. C’est pourquoi tous les disques étaient
mesurés deux mois seulement après leur activation par le polonium.
3. Mesures des courants d’ionisation.
-Pour mesurer les courants d’ionisation
nous avons employé la même installation électrométrique, dont nous avons donné le schéma dans le mémoire précédent (’). Les mesures se font par la méthode de compensa- tion à l’aide d’un condensateur de capacité électrostatique déterminée, dont un des pla-
teaux est porté au potentiel d’une batterie, reliée au potentiomètre. Le courant d’ionisation est exprimé en ampères.
Pour ne pas introduire rl’erreurs provenant des mesures des préparations étalons d’oxyde vert d’uranium, les calculs de la constante se faisaient directement d’après les
courants d’ionisation. Tout de même, les mesures d’étalon d’uranium se faisaient de temps
en temps pour vérifier le fonctionnement de l’installation électrométrique. Tous les cou-
rants d’ionisation mesurés sont corrigés du courant de perte normale de l’installation.
4. Définition de la période du polonium en divers lieux.
-Dans toutes les
expériences, qui vont ètre décrites ci-dessous, nous avons pratiqué le même procédé qui
était décrit dans notre mémoire pr®cédent. Les mesures étaient faites toujours au Labora-
toire Radiologique de la Chambre Centrale avec la même installation. Les préparations de polonium étaient faites comme je l’ai indiqué - c’est-à-dire que le polonium était déposé électrolytiquement sur les disques en laiton dorés d’une forme pouvant protéger la couche
active contre les actions mécaniques. Les premières mesures servant de base pour la défi- nition de la période étaient faites en plusieurs séries. Les courants d’ionisation ainsi déter-
minés, les préparations étaient envoyées aux endroits fixés par colis postaux ou par un
envoyé spécial, qui est mis bien au courant-de toutes les précautions qu’il faut prendre
pour ne pas produire de perte de la matière active. Après un temps convenable (4-5 mois)
les disques sont mesurés le jour de l’arrivée et le lendemain.
Les calculs de la constante sont faits directement d’après les valeurs des courants d’ionisa- tion et du temps qui s’est écoulé dans l’intervalle entre les mesures. La quantité de disques gardés dans les lieux était de un à six. Dans les trois séries d’expériences dont la descrip-
tion va suivre, les résultats les meilleurs et les plus sûrs sont ceux qui sont obtenus avec
deux disques au moins. Les expériences sont commencées en juin de 1929, l’activation des
disques étant faite en avril de la même année - c’est-à-dire deux mois avant la première
mesure. Les disques activés ont servi pour les trois séries d’expériences dont la durée totale
a été 10 mois environ.
1re série d’expériences. - Cette série comprend le Midi de l’U. S. S. R., la Crimée
et le Caucase, c’est-à-dire les contrées ayant la tectonique la plus bouleversée. Dans cette série sont entrés quelques points où nous avons gardé les disques l’année précédente. On a envoyé 52 disques en .Í2 endroits en partie dans les bureaux de vérifications des poids et
mesures et en partie par l’intermédiaire de l’Observatoire Géophysique Central de Leningrad.
Malheureusement, nous n’avons pas eu alors la quantité suffisante de disques pour en
(l) v. Journ. de Phys. Septembre 1929.
T ABLBAU 1.
-Résultats des mesures pour la définition de la péi-iode de poloniiiiri en 19 ~ 9
dans le Midi de l’U. S. S. R.
15
envoyer deux dans chaque localité, mais pour le contrôle des résultats de l’année dernière,
on a envoyé deux échantillons à Astrakan et Krasnodar et quatre échantillons à Tiflis. Il faut bien noter ici la région de la ville de Piatigorsk, qui est très intéressant au point de vue
de à radioactivité. La ville est située dans la région des trachites. Les fameuses eaux ther-
males prennent naissance au pied des collines composées de travertins. A côté des eaux
sulfurées existent les sources sulfatées fortement radioactives (jusqu’à 700 unités Mache).
En 1924, nous y avons aussi trouvé les sédiments ferrugineux contenant du manganèse
nettement radioactifs (1). Dans cette région on a gardé six disques à polonium en trois points
différents.
Les résultats de ces expériences sont cités dans le tableau 1. On peut y voir que la valeur de la constante variait de 136,I jusqu’à 139,2 jours, et il est évident, que les varia- tions sont beaucoup moins grandes que dans nos expériences de 1"année dernière, ce qui
démontre l’existence des erreurs antérieures qui ne pouvaient pas être prises en considéra-
tion. Parmi celles-là,il faut mentionner l’erreur provenant des mesures de l’étalon d’uranium On peut voir, tout de même, dans les expériences de cette année, une très bonne concor- dance pour les quatre disques de Tiflis, deux disques de Krasnodar et deux d’Astrakan (2).
Six préparations envoyées en trois points de Piatigorsk ont donné les valeurs très voisines,
.c’est pourquoi on y fait la conclusion que les gisements des sédiments radioactifs des eaux
thermales, ne peuvent pas influencer la grandeur de la constante radioactive de polonium.
Par conséquent, nous avons pris pour Piatigorsk la valeur moyenne pour tous les six disques.
Bien que les résultats obtenus dans la première série d’expériences ne soient pas tout à fait irréprochables, nous avons dressé la carte de la région de Midi de l’U. S. S. R. avec
les valeurs de la constante et les iso-lignes exprimant la même vitesse de la désintégration
du polonium (fig. 2). Sans tirer de conclusions quelconques, on peut remarquer que les ,directions de ces lignes coïncldent bien avec les lignes tectoniques qui passent généralement
,directions e ces n Ô genera amen
Fig. 3.
z
suivante les chaines de montagnes du Caucase et de la Crimée, comme indique la carte tectonique ci-jointe représentant schématiquement le Midi de l’LT. S. S. R. (fig. a).
2’ série d’expériences. -- L’envoi des préparations par la poste présente beaucoup
d’inconvénients à cause de son influence perturbatrice sur la quantité de polonium. En
( l) V,. Bulletin de l’Institut de Géophysique Appliquée (1925), p. 70. Leningrad.
(lj Dans les expériences de l’année dernière, nous avons obtenu pour Hrasnodar la valeur de
181, 6 jours. Il est évident, que cette valeur trop élevée doit être attribuée à une erreur.
17
outre, cette méthode ne permet pas de contrôler les résultats obtenus ni de faire la courbe
exprimant la loi exponentielle. Dans le but d’étudier cette courbe, nous avons installé à
Leningrad un réseau de points avec le concours de plusieurs collaborateurs de la Chambre Centrale des poids et mesures et de l’Institut de Géophysique appliquée qui ont consenti à garder les préparations dans leurs logements et à les faire parvenir au Laboratoire pour les mesures. On a placé deux préparations en chaque point et on en a laissé six au Labora-
toire. De temps en temps, ces préparations étaient remesurées et replacées durant la même
journée aux mêmes points, les valeurs de la constante étant calculées chaque fois. Ce
mode d’opération permet de remarquer immédiatement les altérations occasionnées par le
transport que peuvent subir les disques. Les préparations pour ces expériences étaient les mêmes qui ont déjà servi pour la première série d’expériences. Les résultats obtenus sur
les dix-huit points avec les valeurs moyennes de l’ et les erreurs quadratiques sont placés
sur le tableau II.
On peut voir facilement que ce procédé permet de contrôler rigoureusement la désin- tégration du polonium. Deux disques doivent donner toujours la même valeur de la cons-
tante, et si cette valeur subit un abaissement, puis un accroissement, cela démontre qu’un
accident est arrivé. On peut le voir dans le cas de l’un des deux disques placés au point 1i.
Les chiffres très concluants sont obtenus avec les six disques gardés au Laboratoire Radio-
logique.
Les variations de la constante sont tracées sur la carte de Leningrad ci-jointe (fig. 4),
Fig. 4.
Il est encore prématuré de tirer des conclusions quelconques sur les résultats de la définition de la constante obtenue dans la région de Leningrad. La structure géologique de
cette région n’est pas homogène. Sous les couches d’alluvion se trouvent des argiles de l’âge
cambrien. A la profondeur de 200 mètres environ commencent les roches éruptives granit-
2.
TABLEAU II.
-Résultats des mesures pour la définition de la période du polonium
en divers points de Leningrad.
19
gneiss. Il n’existe que très peu de données sur la profondeur dans divers endroits de Lenin
grad de ce lit de granit, mais on peut supposer que sa profondeur n’est pas partout la
même. Nous pouvons ajouter encore que la formation du delta de la Neewa se produit conti-
nuellement à cause de l’élévation du sol sous l’influence des forces isostatiques agissant après la disparition de la pression des glacières qui étaient très abondantes dans cette
région.
3e série d’expériences. - Elle était faite en même temps que la deuxième à Dietskoie Selo, lieu situé à 30 kilomètres de Leningrad. On y a installé dans la direction méridionale trois points seulement et les définitions étaient faites par le même procédé que dans le cas précédent. Le tableau III donne les trois valeurs de la constante, qui s’élève vers
TABLEAU III.
-Résultats des nlesures pour la définition de la période du }Jo!o//ÙlJJt
en divers }Joints de Dietskoie Selo (environs de Leningrad).
le midi. Le point n° 1 est situé à la distance de 1,5 kilomètres du n° 2, le point n° 3 à
250 mètres de ce dernier. La structure géologique de Dietskoie Selo doit ressembler à celle de Leningrad, mais les argiles dans les endroits bas se trouvent tout près de la surface du sol. Les trois points sont disposés presque sur une ligne droite qui monte la côte d’une colline. Tout l’ensemble produit l’impression, que la constante augmente avec la hauteur.
Le point n° 1 est situé au pied de la colline.
En résumant les résultats des expériences, nous nous croyons en droit de supposer que les variations de la constante existent, et il est probable que la grandeur de la cons-
tante se trouve en dépendance de la localité. Cette supposition est fondée surtout sur les résultats de la deuxième et de la troisième série d’expériences. Les changements de la
constante ne sont pas importants, et les valeurs obtenues se trouvent dans les limites de celles qui ont été déjà obtenues antérieurement, c’est pourquoi dans ce genre de recherches, il faut augmenter, autant que possible, la précision des mesures et prendre les moyennes de plusieurs mesures, tout en opérant avec plusieurs préparations. Il est difficile de dire
quelle est la cause qui peut influencer la vitesse de désintégration d’un radio-élément, mais
il nous semble bien probable que cette cause doit exister dans le globe terrestre, parce que la constante change avec la localité.
Pour terminer cette étude, nous désirons présenter nos remerciements à P. Curie, qui nous a donné des renseignements très utiles dans ses remarques sur notre mémoire
précédent, ainsi qu’à tous les nombreux collaborateurs qui ont bien voulu nous apporter
leur concours en gardant les préparations de polonium qui ont servi pour nos expériences.
’
