HAL Id: jpa-00242581
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00242581
Submitted on 1 Jan 1912
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.
la désintégration d’un atome d’émanation de thorium
J. Satterly
To cite this version:
J. Satterly. Sur le nombre de particules α expulsées au moment de la désintégration d’un atome d’émanation de thorium. Radium (Paris), 1912, 9 (12), pp.434-437. �10.1051/ra- dium:01912009012043401�. �jpa-00242581�
1,4818 pour le nitrate d’uranyle). Les différents mé-
langes présentaient sensiblement la mème densité.
En prenant leurs activités et en faisant à nouveau un diagramme où l’on portait en abscisses les teneurs
Fjg. 5.
en uranium, en ordonnées les aclivités, j’ai obtenu
une droite. Le fait d’une densité constante a ramené la proporlioiinalité entre le ravonnement émis et la concentration en uranium.
Évidemment pour des solutions de nitrate d’uranyle
dont la densité a été reliée au moyen de chlorure
ferrique, on constate une dilninution dans l’intensité du rayonnement comparativement aux solutions a même teneur de nitrate d’uranyle sans chlorure fer-
rique.
En résumé, la mesure précise de l’activité des so-
lutions de sels d’uranium permet :
1° De préparer facilement des étalons d’activités
toujours comparables entre eux. Il suffit, en effet, de disposer d’une solution titrée de sel d’uranium à den- site connue, l’activité est alors proportionnelle à la
teneur en uranium. On peut ainsi réaliser des étalons très faibles comparables aux étalons plus forts.
Les produits faiblement actifs pourraient alors être comparés directement à des étalons d’activité du méme ordre de grandeur.
2° D’établir un procédé de dosage de l’uranium par voie radio-active, qui, s’il ne dépasse pas la précision
de la méthode chimique, permet de doser dans des solutions l’uranium à côté d’autres métaux, sans néces- siter d’autre séparation préalable que celle des subs- tances radioactives autres que l’uranium éventuel- lement présentes 1.
Ce travail a été effectué au Laboratoire de liadio- activité de Gif (Seine-et-Oise).
Qu’il me soit permis d’adresser ici à lI. Jacques
Danne, qui le dirige, l’expression de ma vive recon-
naissance pour les conseils éclairés qu’il n’a cessé de
me prodiguer au cours de mes recherches.
[,)Ianuscrit reçu le 10 octobre 1912.]
1. La technique de cette méthode de dosage fera l’objet
d’une autre publication.
Sur le nombre de particules 03B1 expulsées au moment
de la désintégration d’un atome d’émanation de thorium
Par J. SATTERLY
[Université de Cambridge. - Laboratoire de J. J. THOMSON.]
1. Introduction. - Jusqu’à ces tout derniers temps, on supposait être virai sans exception que tous les produits radioactifs qui élnettent des parti-
cules x lors de leur désintégration n’émettent qu’une
seule particule x par atome se désintégrant.
Cela a été montré être conforme à la vérité dans le cas du radium par Rutherford et Geiger et par d’autres expérimentateurs, qui comptaiellt le nombre
de particules x émises et n1esuraient aussi le volume J’héliun1 qui s’accumulait quand on soumettait à l’examen une quantité de radium connue.
Dans le cas de l’émanation du thorium cependant,
une description de quelques expériences a été publiée
dans Le nadill1n d’octobre 1911 1, par Miss M. Leslie,
dont l’interprétation suggère que l’émanation du thorium donne quatre particules x par ato111e quand
elle se transforme en Th A.
L’auteur a abordé le prohlèl11e en colnparant les pouvoirs ionisants des tluantités d’émanation de radium et de thorium qui sont en équilibre avec des quantités connues de radium et de thorium. De la
1. Voir aussi BARRAir. Le Radium, mars 1912.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01912009012043401
connaissance des lois suivant lesquelles la désintégra-
tion s"effectue et des pouvoirs ionisants de courants
variés de particules oc, il est possible de déterininer le rapport du nombre de particules x émises par atome d’émanation du radium se désintégrant au
nombre de particules x émises par atome d’émanation du thorium qui se désintègre.
Quand l’émanation du radium est introduite dans
une chambre d’ionisation, la fuite initiale observée
(la fuite due à l’air étant d’ailleurs retranchée) est
due uniquement à la transformation de l’émanation
en Ra A. A mesure que le temps s’écoule, le Ra A, le RaB, le RaC, etc., augmentent et se forment et se désintègrent, et la fuite s’accroit pendant un moment.
La courbe d’accroissement de la fuite peut être faci- lement analysée, si bien que, quoique la fuite initiale
ne soit pas aisément mesurée, elle peut être rapide-
ment calculée.
Dans le cas de l’émanation du thorium la décris-
sance est beaucoup plus rapide. Le premier produit
Th A a une vie d’une rapidité extrême, telle que,
en moins d’une seconde, il est pratiquement en équi-
libre avec l’émanation, de sorte que le mouvement initial est dû à deux transformations, (a) trans-
formation d’émanation du Thorium en Th A et (b)
transformation du Th A en Th B. A mesure que le temps passe le Th C commence à croitre, mais son
pouvoir ionisant est pratiquement négligeable en comparaison de l’émanation et du Th A. Le mouve- ment dû à l’émanation et au Th A décroît rapi-
dement - il diminue de moitié en une minute - mais il est possible, en faisant des lectures soignées,
de tracer une courbe et de trouver le mouvement initial qui leur correspond.
Il. Calcul des pouvoirs ionisants relatifs des quantités d’émanations de radium et de thorium (en comprenant le Th A) en équi-
libre avec des quantités connues de radium
et de thorium. - Soit NR la masse de la quantité
connue de radium, kR la constante radioactive du
radium, Nr la masse d’émanation de radium en
équilibre avec ce radiun et hi sa constante de trans- formation. A l’équilibre radioactif il y a égalité dans
les quantités qui se transforment ; on a :
)’R NR == !y· NI’ (1)
Si chaque atome ’d’émanation du radium donne p x
particules lors de sa transformation en un atome du Ra A, et si chacune de ces particules x produit
l ions dans l’air dans les conditions ordinaires,-le pouvoir ionisant de l’émanation peut être écrit
d’ou
De la même façon nous pouvons trouver le pouvoir
ionisant de 1"émanation du thorium (accompagnée de Th Aj. Soit NT la masse de thorium considérée, Nt et NtA la quantité d’émanation et de Th A respec- tivement en équilibre avec lui et j’T, kt. ktA les cons-
tantes radioactives du thorium, de 1 émanation du thorium et du Th A. On a comme précédemnient
kT NT = kt Nt = ktA Nt (4)
Si chaque atome d’émanation de thorium et de Th. A donne q et r particules a respectivement lors
de leur désintégration et du’une particule x d’éiiia-
nation de thorium donne m ions et une particule x
du Th A, n ions dans l’air sous les conditions nor-
males, nous avons pour le pouvoir ionisaiit de l’éma- nation et du Th A.
Par conséquent le rapport des pouvoirs ionisants
des quantités d’émanation de radium et de thorium
respectivement en équilibre avec NR grammes de radium et NT grammes de thorium est
Nous pouvons simplifier cette relation en substi-
tuant pour kR, Na, )B1, NT, 1, ni et n leurs valeurs
connues.
L’auteur n’a pas connaissance d’une détermination
quelconque de m et n. La valeur de l a été déter- minée par Geiger 1. C’est 174,000. Geiger a déterminé
aussi le nombre d’ions produits par les particules oc
de Ra A et Ra C. Avec ces données on peut con- struire une courbe entre les nombres d’ions produits
par les particules cc et leurs parcours dans l’air sous
les conditions ordinaires. A présent les parcours des
particules a de l’émanation de thorium et Th. A ont été déterminés par Barratt 2. De ces parcours et de la courbe obtenue des produits de radiull1, on a déduit
des valeurs de m et rz. Ce sont 191,000 et 199,000
respectivement.
et dans les expériences de l’auteur
de sorte que l’équation (6) devient.
1. Proc. Roy. Soc., juillet 1909.
2. Le Radiuiii. mars 1912.
III. Détails expérimentaux et résultats.
- L’appareil était le même que celui employé dans plusieurs des expériences postérieures de l’auteur 1.
Le vase témoin Y (fig. 1) était un grand cylindre, de
laiton de 40 cm de haut et 10 cm de diamètre,
fermé aux deux extrémités. Il y avait une électrode centrale W traversant l’extrémité supérieure et attei-
gnant presque le fond du récipient. Cette électrode était reliée à une paire de quadrants d’un électromètre Dolezalek E, dont l’autre paire était t au sol. Le réci- pient était maintenu à 320 volts et l’aiguille de l’élec-
tromètre à 80 volts, au moyen d’uiie batterie de
petits éléments. Quand le fil W était isolé, son poten-
tiel augmentait graduellement et le spot lumineux se déplaçait sur une échelle à environ deux mètres du
miroir. La fuite normale due à l’air était de 1,0 à 1,1 cm par minute. La sensibilité de l’électromètre était de 950 mm pour une différence de potentiel
entre les quadrants de 1 métre. Le vase témoin était pourvu de deux tubes abducteurs. L’un communi-
quait à un manométre M et l’autre, utilisé comme
tube d’entrée et de sortie, communiquait avec un
tube de chlorure de calcium desséchant D.
Pour obtenir l’émanation du radium de la solu-
tion, on adoptait la méthode suivant. La solution était placée dans un vase R. Au travers du bouchon de
ce vase passaient deux longs tubes d’environ 5 pieds,
l’un large F allant au réfrigérant C, l’autre étroit G terniné par un tube de caoutchouc serré par une
pince P1. L’aspirateur employé pour recueillir l’éma- nation du radium se composait de deux grosses bou- 1. Phil. Mag., octobre 1908 et juillet 1910; Proc. Camb.
Phil. Soc., 15-16 ; Le Radizl1n, mais 1912.
teilles A et B reliées par un tube A étant muni de deux robinets T,, T2.
Après que la solution de radium avait séjourné quelque temps, le tube F était relié au flacon A par
un tube lli et, P, 1 étant fermé, les
robinets T, et Ta étaient ouverts.
La solution était portée à l’ébul-
lition pendant 50 minutes, et, Pl
étant alors ouvert, l’aspirateur con-
duisait toute l’émanation du ra- dium dans A,, l’eau de A étant amenée à une marque connue.
Dans l’intervalle le mouvement propre dans V était mesuré. Le
vasc témoin était alors vidé avec une pompe à eau; P3 fermé, D vidé
et P2 fermé. On établissait alors la communication entre D et A et
l’émanation et l’air recueillis dans A passaient dans V. Le mouve-
ment était mesuré, comme d’ha- bitude, pendant l’intervalle de 10 à 20 minutes après le remplissage,
Ce mouvement diminué du mou- vement propre est donné dans le tableau suivant.
De ce mouvement moyen, le mouvement initial, qui aurait, été obtenu si le réci-
Tableau I.
Accumulation de l’émanation de radium dans une solution contenant 0,94 x 10-1 gr. radium.
pient avait pu être subitement rempli avec la quantité
d’émanation en équilibre, est obtenu en multipliant
par 0,73. Le calcul de ce facteur est donné dans un
précédent mémoire2.
Ainsi, le mouvement initial = 0,73x71 = 52 cm
par minute, c’est-a-dire si la quantité d’émanation du radium en équilibre avec 0,94x10-9 gr de radium
avait subitement occupée le vase témoin, la fuite ini-
tiale eîlt été de 52 cm par minute. Cette conductibi-
’1. Voir Proc. CaJnb. Phil. Soc.. i5, 543.
2. Ibid., f6, 510-520.
lité est due uniquement à l’ionisation accompagnant
la désintégration de l’élllanation du radium en Ra A.
Pour obtenir le mouvement du à l’émanaiion du thorium le dispositif était modifié, par la suppression
de l’aspirateur AB et par l’insertion d’un collecteur d’ions 1 entre D et ’T. La solution de thorium était main- tenue à l’ébullition pendant quelque temps, le tube H pendant librement. L’équilibre entre l’émanation et la solution se produit après un repos de 10 minutes
après le dernier éclaircissement. Alors, quand V et D
ont été vidés, H est relié directement à D et le vase
témoin est rempli aussi rapidement que possible par de l’air passant à travers G et la solution. En général
le récipient était rempli en 20 ou 25 secondes et les lectures du mouvement pouvaient être commencées 50 secondes après la fin de l’entrée du gaz. Les mouve- ments étaient pris comme il est décrit dans mon mé- moire : « Sur les quantités d’émanation du radium et du thorium contennes dans rail’ de certains sols’ ». Le mouvement initial dû a la désintégration del’émanatiorl du thorium et Th A ont été mesurés en huit occasions;
les valeurs obtenues sont données dans le tableau sui- vant.
Nous avons ainsi les données requises pour la solu- tion de l’équation (7), car en écrivant
nous obtenons
D’où, approximativement
1. Ibid., 522.
2. Proc. Cam6. Phil. Soc., 16.
Tableau II.
Accumulation de l’émanation de thorium dans une solution contenant 1,23 x 10-9 gr. thmium.
Rutherford et Geiber ont montré que p était égal
à l’unité. Il s’ensuit que, puisque et r sont entiers,
ils doivent être égaux à l’unité.
La conclusion est qu’un atome d’émanation du thorium ne donne qu’une seule particule x quand il
se transforme en un atome Th A et qu’un atome de
Th. A ne donne qu’une particule a quand il devient
atome de Th B.
NOTE 1. Le résultat ci-dessus avait été supposé par l’auteur dans sa note : « Sur les quantités d’émanation de radium et de thorium présentes dans l’air de cer-
tains sols ». Il est agréable de voir que cette hypothèse
est justifiée.
NOTE 2. On a pensé qne le pouvoir ionisant de solution faible de radium décroît avec le temps par suite d’un dépôt de radium ou d’une absorption de
radium par le verre et le flacon. L’accord des résul- tats de 1910 et 1912 figuré dans le tableau 1 montre
qu’avec les solutions légèrement acides employées
par l’auteur ce phénomène ne s’est pas produit.
[Manuscrit reçu le 16 décembre 1912].
ANALYSES
Radioactivité
Théorie de l’absorption et de la dispersion des
rayons a. - Darvin (C. G.) (Lniv. de )Ianchester, prof. Rutherford) [Phil. Mag., 23 (1912) 901-920].-
Cet intéressant travail contient : 1° un essai pour établir
théoriquement l’équation du mouvement ou « courbe des
vitesses » des particules a [c’est-à-dire la relation entre la vitesse v et la distance x parcomue; on sait que la forme
empirique de cette relation [trouvée par Gejfcr est :
V étant la vitesse initiale et a le parcours], et la déduction de certaines conséquences de cette équation, une contri-
bution à la théorie de la dispersion des particules 2.
Hypothèses fondarnentales. - L’auteur part de la con- ception d’un atome proposé pnr Rutherford; c’est celle d’une grappe d’électrons négatifs, au nombre de il: rete-
nus par des forces inconnues autour d’un noyau positif, siège de la masse de l’atome; ces électrons peuvent être distribués soit uniformément en volume à l’inlérieur d’une
sphère de rayons a décrite autour de la charge positive,
soit encore uniformément sur la surface d’une semblable
sphère; l’auteur considère les deux cas parallèleillent tout
le long dû ses déductions.
