HAL Id: jpa-00242105
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00242105
Submitted on 1 Jan 1904
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.
de la radioactivité
L. Matout
To cite this version:
L. Matout. Conséquences hypothétiques d’un phénomène accessoire de la radioactivité. Radium (Paris), 1904, 1 (10), pp.99-102. �10.1051/radium:0190400101009901�. �jpa-00242105�
celles que 1 on connaissait autrefois, il n’existe qu une
différence de degré ; celles-ci sont rapides, car leur fréqucncc se compte par trillions ou quatrillions dans
une seconde, les autres sont lentes, et ne se succè- dent, dans une seconde, qu’au nombre de millions ou
de milliards au plus.
C’est pour cette raison, et pour cette raison seule, que les apparences des instruments asservissant ces
diverses vibrations sont très différentes. Tandis qu’un
miroir destiné a réfléchir la lumière doit avoir une
surface très unie, un miroir pour les ondes électriques peut possédcr une structure grossière; si des points
voisins présentent entre eux des différences de niveau de l’ordre du millimètre ou même du centimètre, le
miroir n’en est pas mous bon. En revanche, ses dimensions doivent être grandes, sous peine de ne produire que des phénomènes extrêmement diffus. La structure très fine d’un cristal est nécessaire pour
produire la double réfraction de la lumière; celle des ondes électriques est obtenue au travers d’un tronc de bois, d’une pile de papiers, ou de tout milieu pré-
sentant une symétrie plane du même ordre de grandeur.
Par ces expériences, par les réflexions qu’elles ont suggérées ou qui les avaient provoquées, un pas im-
mcnsc a été franchi. Limité jusque-là aux fréquences
des vibrations encore suffisamment intenses des
sources moléculaires qui engendrent les radiations
mesurables, le spectre s’est élancé d’un bon jusqu*aux périodes les plus lentes, jusqu’aux longueurs d’onde
infinies; et plus encore peut-être que cet élargisse-
mcnt numérique et pour ainsi dire formel de notre connaissance du spectre, l’intervention d’une source
nouvclle, entièrement différente de cclle que seule on
avait su voir n l’ocuvre depuis que l’homme est con-
scient de son observation, est Yl’nue briser déiinitiBc- ment les vieux cadres dans lesquels était enfermée l’ancienne optique.
Telle est, rapidement t résumée, la marche suivie dans la conception de plus en plus large, de plus en plus complète, de plus en plus unitaire, de ce qu’est
une radiation. Tour à tour, les apparences auxquelles
on s’était attaché ont été abandonnées pour les réa- lités. Les radiations de même source, que 1 on diffé- renciait autrefois en raison de leurs actions sur des
récepteurs divers, sont devenues identiques, et â côté
d’elles sont venues se ranger des radiations d’une autre origine, liées à des phénomènes d’un tout autre ordre, d’une apparence extérieure absolument diffé- rente, mais dont l’étude a révélé les plus grandes analogies avec celles qui émanent des corps incandes-
cents. Cependant leur origine électrique se trahit en
nlaïnte occasion ; elles engendrent une induction dans les circuits; leurs miroirs sont les corps bon conduc-
teurs de l’électricité, ainsi que le veut la théorie dé-
veloppée déjà par Maxwell, alors que, pour la lumière
proprement dite, cette propriété des matières qu’elle frappe semble, sinon indifférente, au moins tout à fait secondaire. Il semble qu’il y ait là, comme en beau-
coup d’autres endroits de l’étude des radiations lumi-
neuses ou électriques, d’inconciliables divergences,
bien faites pour accréditer l’idée que leur similitude
est inconlplète, et que leur commune théorie, ne re- pose que sur une géniale illusion. Une étude plus
minutieuse de ces diBergences nous cunvaincra mieux
de leur identité. (A suivJ’c.)
Ch.-Ed. GUILLAUME, Directeur adjoint du bureau international
des poids et mesures.
Conséquences hypothétiques
d’un phénomène accessoire de la radioactivité
UXE des questions les plus déconcertantes qui
U se soient posées à la suite de la découverte de la radioactivité de la matière, fut de sa- voir quelle était la cause initiale de la production de l’énergie nécessaire a la manifestation de ce phéno-
mène. Diflérentes hypothèses furent émises sur ce
sujet, parmi lesquelles nous examinerons celle qui jusqu’à présent semble s’accorder le mieux avec
certains phénomènes accessoires de la radioactivité,
connus aujourd’hui. Dans cette hypothèse, qui s’est appliquée particulièrement au radium, celui-ci serait
un élément nouveau en voie d’évolution. Si nous rele-
vons cette hypothèse au détriment des autres, c’est
qu’elle a trouvé des arguments puissants dans les
dernières expériences faites par MM. Curie et Dewar1 d’un côté, et Sir W. Ramsay2 de l’autre.
Dans la première des deux expériences que nous citons, MM. Curie et Dewar avaient enferme dans une
1. DEWAR et CURIE. Comptes rendus rlE’ 1 Academie des
Sciences, 1. CXXXVIII. p. 910, 23 janvier 1904.
2. Sir lt, RAMSAY. Comptes rendus de l’Academie dcs Sciences, L CXXXVIII, p. 1388, G juin 1904,
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190400101009901
ampoule communiquant avec un tube de Geissler, quatre décigrammes de bromure de radium dont les gaz occlus avaient été éliminés par fusion à très haute température, pendant que le v ide se faisait par une
trompe à mercure et se continuait jusqu a expulsion complète de ces gaz. L’appareil fut ensuite séparé de
la trompe par fusion du raccord au chalullleau, et
abandonné à lui-même pendant quelques semaines, au
bout desquelles on examina le spectre donné par la ge electrique dans le tube ce spectre était celui de l’helium pur. Il est donc parfaitement évident
que cet hélium provenait du radium de l’ampoule en
communication avec le tube.
Sir W. Ramsay poussa plus loin l’examen. Après avoir, comme MM. Curie etDewar, extrait les gaz occlus d’un échantillon de 7 centigrammes de radium, il
recueillit dans un tube capillaire l’émanation et put
constater que celle-ci se présentait sous forme d’un gaz soumis a la loi de Nlariotte, et possédant encore
une tension de vapeur à la température de l’air liquide; ce gaz donnait un spectre analogue a celui
des gaz de la famille de l’argon, et paraissait dit-il
doué d’une faible activité chimique. Cc gaz-émana- tion, ou exradio comnle l’appelle Sir W. Ramsay, est
assez actif pour rendre très lumineux le tube qui le contient, mais au moment où la radioactivité a dis- paru ayant suivi la loi de désactivation donnée par M. Curie, on ne constate plus que la présence de
l’hélium dans le tube.
Le coté intéressant de cette expérience réside en
ce fait que le radium, avant de produire de l’hélium,
a passé par un état intermédiaire, sur lequel nous
pouvons déjà fonder quelques observations, dont la plus importante est la confirmation de ce que l’on
supposait sur le mécanisme de la radioactiBité induite,
c’est-à-dire que le radium n’est pas radioactif par lui-même, mais produit continuellelncnt une substance dont il s’imprègne et à laquelle il doit sa radioactivité.
La radioactivité induite est due an transport de cette
substance sur un autre corps.
Si nous revenons il notre hypothèse du radium con-
sidéré colllnle un élément en cours d’évolution, nous
voyons (ple le produit final de cette évolution serait de l’hélium; ce fait brutal constaté a donné lieu à diffé- rentes suppositions tendant à écarter la possibilité
d’une pareille transformation d’un premier élément
en un second de propriétés physiques et chimiques complètement différentes.
La plus sérieuse parmi ces suppositions consiste à
considérer le radium, non comme un élément simple
en évolution, mais comme un héliure encore inconnu,
en état de dissociation lente sous l’influence d’une forme d’énergie nouvelle. En ce cas il devrait se trouver libéré par l’hélium dégagé, un second élément résultant de la dissociation de l’héliure. Considérons les formes
sous lesquelles l’et élément devrait se présenter.
S’il était gazeux et se produisait au 1110Illellt de l’élnission de l’émanation par le radium, il devrait accompagner celle-ci dans son dégagenlent et se mani-
festerait vraisemblablement à cùté de l’hélium, par
nne modification de son spectre, or on trouve dans . l’expérience de Curie et Dewar le spectre de l’hé-
liunl pur et entiei.
S’il ne se produit de dissociation qu’après avoir acquis la forme d’émanation, le gaz doit à fortiori
rester en présence de l’hélium après ladite dissocia- tion, or ce cas se rapporte au précédent.
Si au contraire cet élément hypothétique est solide
ou liquide, il devrait à mesure que l’émanation se
forme, rester et s’accumuler sur le sel de radium; ce
cas a été examiné, pour un autre motif, il y a déjà
assez longtemps, (on supposait alors que le radium
pouvait n’être qu’une forme particulière du baryum reprenant peu à peu la nature ordinaire de ce dernier corps sous l’influence de l’énergie dépensée sous forlnc
de radioactivité) ; pour se rendre colnpte si un autre corps n’apparaissait pas, on fit l’examen spectrosco- pique d’un échantillon déjà vieux, d’un sel de radium pur, on ne trouva rien1.
De plus, nous devons constater que dans toutes les
opérations chimiques faites sur le radium, tant dans
les essais de traitement que dans la détermination de
son poids atomique, ce corps a manifcsté des proprié-
tés qui ont permis jusqu’à présent de le classer comme
un métal de la famille des alcalino-terreux. Les essais
d’électroly se ont également donné des amalgames dans lesquels le radium a tous les caractères d’une électro-
lyte métalliquc déterminée2.
Jusqu’à présent donc l’hypothèse de l’héliure ne pa- rait pas confirmée, peut-être le scra-t-elle plus tard,
mais pour le moment tout semble donner raison à celle d’une évolution, quelque audacieuse que paraisse
cette conception.
Un grand nombre d’ubservations montrent que l’hé- lium est un corps très répandu dans la nature, quoique peu abondant, on lc trouve surtout occlus
dans un certain nombre de minéraux tels que la clé- véite, l’hyehnitL., la fergusonite, la tantalite, etc. On peut remarquer que la plupart de ces minéraux sont
radioactifs et même légèrement radifères. On trouve
également de l’hélium en dissolution dans un grand
nombre d’eaux minérales naturelles dont un certain nombre étudiées spécialement au point de vue de la
radioactivité, ont été reconnues actives par émanation,
et même dans quelques cas par la présence de faibles
traces de radium. De plus l’air atmosphérique con-
tient en permanence une très faible quantité d’émana-
tion dont la présence a été mise en évidence par les
1. Mme Curie. Thcsc tie Doctorat, p. 139, 190";.
2. Le Radium, 13 août 1904. Electrolyse des solutions (le sels de baryum radiicrc. W. Berthier.
remarquables expériences de MM. Elster et Geitel 1 ;
cette émanation est celle du radium, ainsi que cela a été constaté par la mesure de la constante caracté-
risti(Iue du temps de désactivation. Cette émanation
pourrait ètre la source des traces d’hélium que con- tient l’atmosphère. D’une manière générale on peut
remarquer que lorsque l’on rencontre de l’hélium
localisé, sa présence peut être expliquée par le voisi- nage d’une zone radifére.
L’observation d’une production continue d’hélium
par le radium aménc malgré soi à supposer que le radium n’étant pas le seul corps radioactif il est très
possible, et même probable, que les autres corps, doués de la même propriété, c’est-à-dire : l’actiniu1, l’uraniu1 et le thorium, subissent une transforma- tion analogue. Ce qui appuie cette supposition c’est qu’ils ont également la propriété de transmettre leur radioactivité à d’autres substances ; quelquefois dans
des conditions différentes il est Brai, mais la forme générale de ce transport d’activité est la même; en
effet quand leur radioactivité a été transportée sur
un autre corps, ils sont momentanément affaiblis et reprennent peii â ’pcu commc le radium leur
énergie prin1iliYc. On est donc fondé à croire qu’à l’exemple de celle du radium, cette propriété se
transmet sous forme d’une matière lui servant de véhicule.
Malheureusement les substances radioactives autres que le radium sont douées d’une énergie considéra-
hlelnent plus faiblc, qui ne permet des recherches du genre de celle dont nous parlons qu’aux moyens com- binés, de l’emploi d’énormes quantités de matière, et
d’artifices spéciaux, adaptés aux propriétés inductives
de chacune de ces substances.
Si lous ’prcnons à part chacun des corps radioactifs autres que le radium, en commençant par celui dont les propriétés inductives se rapprochent le plus de
celles de ce dernier corps, nous devons d’abord consi- dérer le thorium.
Le thorium possède en effet un rayonnement iden- tique à celui du radium, de plus son émanation se
transmet de la même façon sous forme d’apparence
gazeuse, il semble donc au premier abord que cette énlanation se préterait à des expériences analogues à
celles dont nous avons parlé plus haut au sujet du radium, seulement il ne faut pas oublier que l’activité du thorium est emiron dix-huit cent mille fois plus
faible que celle du radium, c’est-à-dire à peu près égale à celle de l’uranium, si donc il doit donner nais-
sance à un nouvel élément dont la quantité produite
par unité de temps soit une follction approchée de l’énergie radioactine, nous voyons de suite que le temps nécessaire a la production d’une quantité poii-
1. Recherches tir la radioactivité induite dans l’air atmo-
sphérique. G. EISHR et H. GEITEL. Archives des Sciences
physiques et naturelles. février 1902, Genève,
dérable de cet élément est trop éleBé pour (pie le tra- vail de plusieurs générations y suffise, si on opérait
dans les meniez conditions qu’avec le radium.
Ce problème expérimental pour le thorium se pré-
sente aBec, comme solution possible, l’emploi d une quantité de matière à peu près inversement propor- tionnelle à sa radioactivité comparée a celle du radium, divisée par le temps pendant lequel un lais-
sera le produit de l’émanation s’accumuler; en pro-
longeant ce temps on diminue d’autant la quantité de
matière à employer, le dégagement d’émanation se
faisant toujours avec une parl’aite régularité dans les
corps radioactifs.
La plus grande difficulté à vaincre serait d’intro- duire de grandes quantités de matière en espace clos
sans entrainer des impuretés gazeuses d’autant plus
difficiles à éliminer que cet espace doit être plus grand, et la matière en plus grosses masses. On pour- rait peut-être vaincre la difficulté par l’emploi de tho-
rium X, c’est-à-dire du thorium sur lequel a été con-
centrée l’énlanation d’une grande quantité de thorium
ordinaire par un procédé du genre de celui en1ployé
par M. Ruthcrford. On obtient un oxyde de thoriun1 très actif en agitant de l’oxyde de thorium insoluble dans une solution, dont d’assez grandes quantités d’un
sel de thorium ordinaire aB aient été préalablement pré- cipités par l’ammoniaque et éliminées1. Dans cette
opération le liquide dissolvant a gardé l’activité et la
communique ensuite a l’oxyde insoluble que l’on y
introduit, ce qui permet de condenser 1 émanation dans un moindre volume de matière.
Une constatation analogue u celle que nous avons faite au sujet du voisinage du radium et de l’hélium dans la nature, s’impose ici au sujet du thorium et de
l’argon.
On sait en effet que l’argon s’extrait comme l’hélium
de quelques minéraux naturels, et il est à remarquer que ces minéraux contiennent généralement du tho- rium, parmi ceux-ci il en est qui émettent U la lois
ces deux gaz et sont légèrement radifères avec, en
même temps, une assez forte proportion de thorium.
Peut-être simple Ilasard dira-t-on. c’est possible,
mais ce n’en est pas moins iiii fait :1 constater, ne
que sous forllle d’llne timide présomption.
Avec l’uranium, la question semble plus compli- quée, ce corps aBant été considéré souvent comme ne
donnant pas d’émanation parce que, a l’inverse des autres corps radioactifs il ne communique pas de radioactivité induite aux substances placée mt’u lui
dans une enceinte close; cependant cette émanation
existe mais ne parait pas se développer sous forme
gazeuse. )1. Becquerel il obtenu des corps relative-
ment très actifs, peut-être vingt ou trente ibis plus
1. Philosophical Magazine, M. RU THERFORD, I. XLIX, p. 1.
2013 RUTHERFORD et I. SODDY, Procedings of thl’ Chemical Society. ll) janvier 1902,
que 1°uranium, en précipitant du chlorure de baryum
par 1 acide sulfurique. dans une solution de chlorure d’urane; le sulfate de baryte ainsi obtenu est d*autant
plus actif que la quantité de chlorure d’urane en
présence duquel il a été précipite est plus grande.
On ne sait jusqu’à quelle limite la radioactivité,
ainsi induite, cesse d’augmenter à mesure que l’on augmente la quantité de chlorure d’urane.
Il semble d’après cette expérience, que si en ce cas encore, la radioactivité se transmet sur les corps ainsi activés, sous forme matérielle, cette forme doit être solide ou liquide; il est possible néanmoins que cette forme ne soit qu’un état intermédiaire et que le produit de l’évolution finale soit un gaz. L’expé-
rience nous le dira petit-être un jour, malgré les dif-
ficultés très grandes que présentent ce genre de recherches, étant données les quantités infinitési- males de matières dont elles doivent révéler la pré-
sence.
Quant à l’actinium, le plus intéressant peut-être des
corps radioactifs par ses propriétés, son étude étant
assez pen avancée à cause des énormes difficultés que M. Debierne a eu à surmonter pour sa préparation,
nous ne pouvons établir aucun pronostic à son sujet,
car, malgré qu’on ait obtenu des préparations de
thorium actinifères très actives, sa présence comme
élément nouveau n’a encore été constatée que par les
propriétés de son émanation, en quelques points
différentes de celle des autres corps radioactifs. Ce fait, en particulier, permet de supposer que le jour où
l’on aura des quantités appréciables de ce corps, à l’état pur, son activité scra peut-être très supérieure
à celle du radium.
Si nous revenions à cette hypothétique transforma- tion des corps radioactifs, dont l’élémenticité actuelle
est nettement établie, nous ne pouvons nous empêcher
de faire certaines remarques qui amènent à leur tour
des hypothèses secondaires, que l’avenir démontrera
peut-être absurdes, mais qui pour le moment, ne s’en
imposent pas mains à l’esprit par des coïncidences qui
seraient étranges, si elles n’avaient pas de motifs naturels.
Ces corps, le radium, l’uranium et le thorium, sont, par leur classification chimique, les trois corps pos- sédau les poids atomiques les plus éteijés. Le pro- duit de l’évolution apparente de l’un d’eux, le radium,
est l’hélium, corps considéré comlne mono-atomique.
Sans parler de notre présomption sur le thoriuln,
et l’argon (corps également mono-atomique), qu’au-
cllne expérience n’a confirmée nettement, ce saut d’une extrémité a l’autre de l’échelle de classement par poids atomique progressif, semblerait indiquer
l’impossibilité à des éléments déterminés de con- server leur équilibre moléculaire au delà d’un état limité par un groupement atomique maxim11 pour chacun d’eux. Cependant en considérant ces éléments
en état de transformation, si lente soit-elle, la pure-
mière impression causée est un étonnemcnt de voir
qu’avec le temps supposé écoulé depuis l’époque de
leur formation, ils ne soient pas entièrement disparus.
Cette relnarque permettrait de supposer que leur formation ne date pas de l’origine de la matière etle- même, et qu’ils ont pu se former depuis par un iiié- canisme dont la nature a encore le secret, et dont le temps serait un facteur d’un ordre de grandeur hors
de nos conceptions ordinaires.
M. W. Ramsay, en tenant compte de la quantité de
radium qu’il a employé, de la quantité d’hélium pro-
duit, et du temps nécessairc à sa production, a cal-
culé en effet que le radium prouvait durcr environ
de 1050 à /1150 années; si donc ce corps ne s’était formé dans la nature depuis un temps relativement court, il est vraisemblable qu’il aurait depuis long- telnps été transformé.
Ces faits, joints à l’atomicité élevée des corps radioactifs, semblent donner les grandes lignes d’une
évolution générale des corps, considérés jusqu’à présent comme éléments simples et stables, vers un degré d’atolnicité supérieure devant aboutir à un
maximum qui ne peut être dépassé sans une disso-
ciation atolniquc de ces éléments, dissociation qui,
dans certains cas, peut-être dans tous si c’est une
loi générale, se manifesterait par le phénomène de la
radioactivité.
Cette hypothèse est particulièrement séduisante en ce sens qu’étant donné les périodes inouïes de temps qu’elle met en jeu, elle pourrait expliquer lus quan- tités d’énergie considérables, dépensée par les corps radioactifs, en supposant cette énergie accumulée pendant ces temps par le travail d’évolution molécll- laire progressive, jusqu’au point instable ou le phéno-
mène apparaitrait.
L’idée d’une évolution moléculaire des éléments
simples, ou considérés colnme tels, n’est pas nouvelle
et a été émise sous plusieurs formes, qu’il ne nous appartient pas d’énumérer ici.
Nous constaterons simplement que les conséquence
des quelques phénomènes que nous venons d’exposer
semblent orienter cette idée vers une voie nouvelle eut féconde en spéculations scientifiques un peu trop
abstraites pour le moment pour que nous puissions
nous y étendre davantage.
L. MATOUT,
Préparateur de physique au Muséum.
