Analyse du rayonnement corpusculaire cosmique sous un écran de 8 m de sol

HAL Id: jpa-00233329

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00233329

Submitted on 1 Jan 1935

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.

Analyse du rayonnement corpusculaire cosmique sous un

écran de 8 m de sol

Pierre Auger, François Bertein

To cite this version:

ANALYSE DU RAYONNEMENT CORPUSCULAIRE

COSMIQUE

SOUS UN

ÉCRAN

DE 8 m DE SOL

Par PIERRE AUGER et _FRANÇOIS BERTEIN.

Faculté des Sciences de Paris. Laboratoire de

_{Chimie-Physique.}

Sommaire. 2014 Les rayons cosmiques ont été _analysés par des appareils à _compteurs en coïncidences. Une courbe de filtration dans le _{plomb, pour les rayons verticaux,} a montré une proportion de rayons

ultrapénétrants beaucoup plus élevée _{qu’au dessus} du sol. Les _gerbes n’ont donné _lieu, avec _l’appareil de Rossi qui à des effets _{insignifiants.} La disparition des _gerbes doit être rapprochée du grand

affaiblisse-ment du _{rayonnement corpusculaire} mou.

1. But du travail. -

L’analyse

du

_rayonnement

cosmique

pour les

dispositifs

à

compteurs

en coïnci-dence a

_permis

d’obtenir en différents lieux la courbe de filtration des

_{corpuscules cosmiques}

dans des écrans de

_plomb

et la courbe des

_gerbes

_qu’ils

déterminent dans ces mêmes écrans.

_(Montages

de

Rossi, Fünfer,

Gilbert, etc.).

On a _{pu ainsi} montrer _{qlle les deux}

groupes de

corpuscules,

l’un

_{ultrapénétrant,}

l’autre absorbable

_{par le plomb}

_(D

et

_M)

ne se _{rencontrent pas} dans les mêmes

_proportions

aux différentes

altitudes,

et que l’on

peut

trouver un

_{parallélisme}

entre le nombre de

_{gerbes produits}

_par

_{l’épaisseur}

de

_plomb

optimum

et l’abondance de

_corpuscules

M. Nous avons voulu tenter une

_analyse

de ce _genre en

_ajoutant

à l’écran formé par

l’atmosphère

un écran formé

d’élé-ments

_{légers équivalent}

à deux

_atmosphères

au

_point

de vue de la masse, pour voir si ce

_{parallélisme}

se con-tinuait. C’est dans la salle

_profonde

de l’Institut de

Biologie physico-chimique,

sous

_8,50

m de sol sableux

équivalent

à 20 m d’eau

_{(densité 2,3)}

_{que les}

expé-riences ont été faites.

2.

_{Appareils. -}

Les

_compteurs

utilisés sont des tubes d’acier fermés par des bouchons

d’ébonite,

avec fil d’acier

_oxydé.

Ils contiennent de

_l’argon

_(impur)

sous 6 cm

_Hg,

et fonctionnent d’une manière stable sous 1 200 volts environ. La

_température

de la

_pièce

souterraine étant très constante, la tension des

_piles

qui

les alimentent ne varie

_guère.

Pour les mesures

_{d’absorption}

nous avons utilisé deux

_dispositifs

à

_{compteurs triples parallèles}

dans un

plan

vertical.

L’un était celui

_déjà

décrit

_qui

_permet

_{l’interposition}

de deux écrans de 10 cm de

_plomb

entre les

_compteurs.

L’autre,

destiné à l’étude des écrans

_{d’épaisseurs}

moindres,

permet

l’interposition

de deux fois 5 _{cm ;} les

_compteurs

y sont environ deux fois

_{plus près}

les

uns des autres _{que dans}

_l’appareil

1,

de telle sorte _que

le nombre des coïncidences y est

_quadruple

dans les mêmes conditions. Les durées des

_expériences

_y sont

ainsi notablement

_raccourcies,

et la

_précision

amé-liorée.

Pour les mesures de

_gerbes,

le

_dispositif

adopté

est directement

_inspiré

de celui décrit par

Gilbert,

c’est-à-dire que seules les

gerbes

formées d’au moins trois rayons

provenant

des écrans de

_{plomb superposés}

peuvent

donner une coïncidence.

_(Des

rayons doubles

provenant

des

_parois

du

_{laboratoire, peuvent}

naturel-lement en donner

_également).

3. Mesures

_{d’absorption. -}

Les coïncidence fortuites ont été évaluées en écartant les

_compteurs

à des distances de l’ordre du mètre les uns des autres

dans différentes directions. Il

n’y

avait alors que 1 _{coïncidence par 15 heures. Ce résultat}

_paraît

meil-leur que celui obtenu au-dessus du

sol,

_quoique

le nombre

_{d’impulsions}

individuelles de

_chaque

_compteur

reste assez élevé

₍₇₀

_{par minute} au lieu de

₁₀₀₎

dans la salle souterraine. Il

_s’agit

là _{de l’effet des corps} radio-actifs du sol

_(Potassium)

_{qui ne}

donnent aucune

coïn-cidence double vraie dans les

_compteurs

et

_n’agissent

donc sur les fortuites

_qu’au

troisième ordre. Si l’on

rapproche

les

_compteurs,

le nombre des coïncidences

augmente

rapidement,

mais étant donnée la distance où les

_compteurs

sont

_placés

dans les

_appareils

à

absorp-tion,

on

_peut

les évaluer à moins de 2 par

_heure,

et

comme c’est là un nombre très

constant,

il n’a aucun

effet sur les résul tats relatifs.

L’appareil 1

a donné les résultats suivants :

254

L’appareil 2

a donné

Si

_{l’on rapporte}

les mesures à _{ltj0 rayons traversant}

l’appareil

sans

plomb,

on

_peut

_y

faire

rentrer la mesure avec 20 cm d’écran et on obtient les résultats

représen-tés par la courbe ci-contre.

Fig. 1.

On reconnaît sur cette courbe la décroissance

_rapide

suivie

après

10 cm par une décroissance très leinte. Si l’on

_extrapole

cette courbe

_{d’absorption}

_{des rayons} durs vers les

_petites

_épaisseurs,

on trouve _{que le groupe}

n-ion

_représente

7 _{pour ‘l0O du total.} erreurs

pro-bables étant loin d’ètre

_{négligeable-s}

_(surtout

pour le

point

cm de

_{plomb), nous}

nous contenterons de dire seulement "que cette

_proportion

est Mérieme à 10 pour

On .voit 4e .su;1te que

la composTtion duravonnem(-nt

est différente dans la salle

_profonde

et surface du

sol et que

le igrovpe

m du a décru

_beaucoup

_que le groupe dur.

4. Coefficients

_{d’absorption. -}

Si nous coasidé

rôns les valeurs trouvées -pour la

composante dure,

avec le "mème

_appareil,

au-dessus et au-dessous ~1e

l’écran de

_sol,

nous _{voyons que le nombre de rayons}

passe de 38 à 7. soit t une réduction à

_1/5,5

_{pour 20} m d’eau. Cela

_correspond

à un coefficient

d’absorption

de

10-3

_cm2/g

environ.

D’autre

_part,

la décroissance de la courbe de filtra-tion dans le

_plomb

entre 10 et 20 cm,

permet

d’évaluer à

0,7

cm2/g

le coefficient

_{d’absorption}

dans ces

écrans,

les coefficients clans le

_sol,

dans le

_plomb,

et

dans l’air éta.nt sensibEement

_égaux,

_{l’absorption}

des rayons durs est

_massique.

Èn

ce

_qui

concerne le

_rayonnement

mou, nous ne

pouvons évaluer exactement la

_proportion

relative de rayons secondaires et _{de rayons du groupe M}

_qui

s’y

trouvent. Si nous tenons

_compte

des

_expériences

faites avec des écrans de

_{poids atomiques}

différents par

Auger

et

_Rosenberg,

nous serons amenés à admettre que 2U rayons D son’t

accompagnés

de un secondaire assez

_pénétranl,

_pour traverser les trois

compteurs;

en

_reportant

cette

_proportion

dans la salle

profonde

on voit que le groupe M

_proprement

dit se trouverait réduit à moins

_{de 5 pour}

I00. La

comparai-son des nombres de rayons M avant

_et-après

l’écran du

1 sol étant très

aléatoire,

nous ne pouvons

qu’indiquer

, pour le coefficient

d’absorption

de M dans ;le sol

l’or-dre de

_grandeur

de

_quelques

’unités X 1U-~

_cm’/g.

Au contraire le coefficient de _{fl’ensemble des rayions} mous dans le

_plomb

reste

_égal

_{(35.10-3 cm2/g)}

à ce

qu’il

est au-des> us du sol.

5. Mesures de

_gerbe.

- Le

dispositif

à trois

compteurs

en

_berceau,

_identique

à celui

_employé

à la

JO

. surface du

sol,

a donné dans la salle

profonde

une moyenne de deux coïncidences par

heure,

sans écran de

_{plomb producteur}

de

_gerbes.

Ce nombre est relati-vement très

élevé,

si on le compare avec le chiffre de 7 obtenu avec le même

_dispositif

à l’air libre. Le nombre de coïncidences réellement fortuites étant très

_petit,

il faut attribuer ces _{coïncidences à des rayons}

_multiples

corpusculaires

ou

_peut-être

mêlés de

_photons,

_qui

représentent

des _{effets secondaires des rayons} corpus-culaires

_primaires

dans la voûte de ciment

_qui

forme le haut de la

_pièce

de travail. Il

_{ne ’s’agit cependant}

pas

des

_gerbes

_typiques

telles

qu’elles

’sont _{décelées par le}

montage

de car les _frayons dits

gerbi-génes,

sont à peu

près

totalement absents : en

effetT

l’adjonction

d’écrans 5de

plomb allant

de 0 à 5 cm Tic

produit

que des effet-s

_{inaippréoiables.}

_{La moyenne} sans

plomb

étant de

_2,3

_{par heure elle} est d’e

_{~~, ï}

avec 2 cm de

_{plomb (moyennes}

sur 70

_heures).

Nous en concluons donc à

_{l’absorption}

_presque totale des _rayons

_gerbjgènes

_{par l’écran de}

_sol,

ce

_quai

confirme leur identité avec _{les rayons}

_{corpusculaires}

de

_{gran&e énergie}

_{mais ,peu}

_pénétrants

formaiit le groupe M.

°