Voici une série de mesures relatives à ce sujet: le chlorure (1dg)

est séché à l'étuve à 55° et placé dans un exsiccateur sur de l'acide

phosphorique anhydre; il perd alors du poids très lentement, ce qui

prouve qu'il contient encore de l'eau; pendant 12 heures, la perte a été

de 3mg. On reporte le chlorure dans l'étuve et on laisse la température

monter à 100°. Pendant cette opération, le chlorure perd 6mg,3. Laissé

dans l'étuve pendant 3 heures 15 minutes, il perd encore 2mg,5. On

maintient la température pendant 45 minutes entre 100° et 120°, ce qui

entraîne une perte de poids de 0mg,1. Laissé ensuite 30 minutes à 125°,

le chlorure ne perd rien. Maintenu ensuite pendant 30 minutes à 150°, il

perd 0mg,1. Enfin, chauffé pendant 4 heures à 200°, il éprouve une perte

de poids de 0mg,15. Pendant toutes ces opérations, le creuset a varié

de 0mg,05.

Après chaque détermination de poids atomique, le radium était ramené à

l'état de chlorure de la manière suivante: la liqueur contenant après le

dosage l'azotate de radium et l'azotate d'argent en excès était

additionnée d'acide chlorhydrique pur, on séparait le chlorure d'argent

par filtration; la liqueur était évaporée à sec plusieurs fois avec un

excès d'acide chlorhydrique pur. L'expérience montre qu'on peut ainsi

éliminer complètement l'acide azotique.

Le chlorure d'argent du dosage était toujours radioactif et lumineux. Je

me suis assurée qu'il n'avait pas entraîné de quantité pondérable de

radium, en déterminant la quantité d'argent qui y était contenue. A cet

effet, le chlorure d'argent fondu contenu dans le creuset était réduit

par l'hydrogène résultant de la décomposition de l'acide chlorhydrique

étendu par le zinc; après lavage, le creuset était pesé avec l'argent

métallique qui y était contenu.

J'ai constaté également, dans une expérience, que le poids du chlorure

de radium régénéré était retrouvé le même qu'avant l'opération. Dans

d'autres expériences, je n'attendais pas, pour commencer une nouvelle

opération, que toutes les eaux de lavage fussent évaporées.

Ces vérifications ne comportent pas la même précision que les

expériences directes; elles ont permis toutefois de s'assurer qu'aucune

erreur notable n'a été commise.

D'après ses propriétés chimiques, le radium est un élément de la série

des alcalino-terreux. Il est dans cette série l'homologue supérieur du

baryum.

D'après son poids atomique, le radium vient se placer également, dans le

Tableau de Mendeleeff, à la suite du baryum dans la colonne des métaux

alcalino-terreux et sur la rangée qui contient déjà l'uranium et le

thorium.

_Caractères des sels de radium._--Les sels de radium: chlorure, azotate,

carbonate, sulfate, ont le même aspect que ceux de baryum, quand ils

viennent d'être préparés à l'état solide, mais tous les sels de radium

se colorent avec le temps.

Les sels de radium sont tous lumineux dans l'obscurité.

Par leurs propriétés chimiques, les sels de radium sont absolument

analogues aux sels correspondants de baryum. Cependant le chlorure de

radium est moins soluble que celui de baryum; la solubilité des azotates

dans l'eau semble être sensiblement la même.

Les sels de radium sont le siège d'un dégagement de chaleur spontané et

continu.

Le chlorure de radium pur est paramagnétique. Son coefficient

d'aimantation spécifique K (rapport du moment magnétique de l'unité de

masse à l'intensité du champ) a été mesuré par MM. P. Curie et C.

Chéneveau au moyen d'un appareil établi par ces deux physiciens[38]. Ce

coefficient a été mesuré par comparaison avec celui de l'eau et corrigé

de l'action du magnétisme de l'air. On a trouvé ainsi

K = 1,05 × 10^{-6}.

Le chlorure de baryum pur est diamagnétique, son coefficient

d'aimantation spécifique est

K = - 0,40 × 10^{-6}.

[38] _Société de Physique_, 3 avril 1903.

On trouve d'ailleurs, conformément aux résultats précédents, qu'un

chlorure de baryum radifère contenant environ 17 pour 100 de chlorure de

radium est diamagnétique et possède un coefficient spécifique

K = - 0,20 × 10^{-6}[39].

[39] En 1899, M. St. Meyer a annoncé que le carbonate de baryum

radifère était paramagnétique (_Wied. Ann._, t. LXVIII). Cependant M.

Meyer avait opéré avec un produit très peu riche en radium, et ne

contenant probablement que 1/1000 de sel de radium. Ce produit aurait

dû se montrer diamagnétique. Il est probable que ce corps contenait

une petite impureté ferrifère.

_Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire._--Nous avons cherché à

nous assurer si le chlorure de baryum du commerce ne contenait pas de

petites quantités de chlorure de radium inappréciables à notre appareil

de mesures. Pour cela, nous avons entrepris le fractionnement d'une

grande quantité de chlorure de baryum du commerce, espérant concentrer

par ce procédé la trace de chlorure de radium si elle s'y trouvait.

50kg de chlorure de baryum du commerce ont été dissous dans l'eau; la

dissolution a été précipitée par de l'acide chlorhydrique exempt d'acide

sulfurique, ce qui a fourni 20kg de chlorure précipité. Celui-ci a été

dissous dans l'eau et précipité partiellement par l'acide chlorhydrique,

ce qui a donné 8kg,5 de chlorure précipité. Ce chlorure a été soumis à

la méthode de fractionnement employée pour le chlorure de baryum

radifère, et l'on a éliminé à la tête du fractionnement 10g de chlorure

correspondant à la portion la moins soluble. Ce chlorure ne montrait

aucune radioactivité dans notre appareil de mesures; il ne contenait

donc pas de radium; ce corps est, par suite, absent des minerais qui

fournissent le baryum.

CHAPITRE III.

RAYONNEMENT DES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES.

_Procédés d'étude du rayonnement._--Pour étudier le rayonnement émis par

les substances radioactives, on peut se servir de l'une quelconque des

propriétés de ce rayonnement. On peut donc utiliser soit l'action des

rayons sur les plaques photographiques, soit leur propriété d'ioniser

l'air et de le rendre conducteur, soit encore leur faculté de provoquer

la fluorescence de certaines substances. En parlant dorénavant de ces

diverses manières d'opérer, j'emploierai, pour abréger, les expressions:

méthode radiographique, méthode électrique, méthode fluoroscopique.

Les deux premières ont été employées dès le début pour l'étude des

rayons uraniques; la méthode fluoroscopique ne peut s'appliquer qu'aux

substances nouvelles, fortement radioactives, car les substances

faiblement radioactives telles que l'uranium et le thorium ne produisent

pas de fluorescence appréciable. La méthode électrique est la seule qui

comporte des mesures d'intensité précises; les deux autres sont surtout

propres à donner à ce point de vue des résultats qualitatifs et ne

peuvent fournir que des mesures d'intensité grossières. Les résultats

obtenus avec les trois méthodes considérées ne sont jamais que très

grossièrement comparables entre eux et peuvent ne pas être comparables

du tout. La plaque sensible, le gaz qui s'ionise, l'écran fluorescent

sont autant de récepteurs auxquels on demande d'absorber l'énergie du

rayonnement et de la transformer en un autre mode d'énergie: énergie

chimique, énergie ionique ou énergie lumineuse. Chaque récepteur absorbe

une fraction du rayonnement qui dépend essentiellement de sa nature. On

verra d'ailleurs plus loin que le rayonnement est complexe; les portions

du rayonnement absorbées par les différents récepteurs peuvent différer

entre elles quantitativement et qualitativement. Enfin, il n'est ni

évident, ni même probable, que l'énergie absorbée soit entièrement

transformée par le récepteur en la forme que nous désirons observer; une

partie de cette énergie peut se trouver transformée en chaleur, en

émission de rayonnements secondaires qui, suivant le cas, seront ou ne

seront pas utilisés pour la production du phénomène observé, en action

chimique différente de celle que l'on observe, etc., et, là encore,

l'effet utile du récepteur, pour le but que nous nous proposons, dépend

essentiellement de la nature de ce récepteur.

Comparons deux échantillons radioactifs dont l'un contient du radium et

l'autre du polonium, et qui sont également actifs dans l'appareil à

plateaux de la figure 1. Si l'on recouvre chacun d'eux d'une feuille

mince d'aluminium, le second paraîtra considérablement moins actif que

le premier, et il en sera de même si on les place sous le même écran

fluorescent, quand ce dernier est assez épais, ou qu'il est placé à une

certaine distance des deux substances radioactives.

_Énergie du rayonnement._--Quelle que soit la méthode de recherches

employée, on trouve toujours que l'énergie du rayonnement des substances

radioactives nouvelles est considérablement plus grande que celle de

l'uranium et du thorium. C'est ainsi que, à petite distance, une plaque

photographique est impressionnée, pour ainsi dire, instantanément, alors

qu'une pose de 24 heures est nécessaire quand on opère avec l'uranium

et le thorium. Un écran fluorescent est vivement illuminé au contact des

substances radioactives nouvelles, alors qu'aucune trace de luminosité

ne se voit avec l'uranium et le thorium. Enfin, l'action ionisante sur

l'air est aussi considérablement plus intense, dans le rapport de 10^6

environ. Mais il n'est, à vrai dire, plus possible d'évaluer

l'_intensité totale du rayonnement_, comme pour l'uranium, par la

méthode électrique décrite au début (_fig._ 1). En effet, dans le cas de

l'uranium, par exemple, le rayonnement est très approximativement

absorbé dans la couche d'air qui sépare les plateaux, et le courant

limite est atteint pour une tension de 100 volts. Mais il n'en est plus

de même pour les substances fortement radioactives. Une partie du

rayonnement du radium est constituée par des rayons très pénétrants qui

traversent le condensateur et les plateaux métalliques, et ne sont

nullement utilisés à ioniser l'air entre les plateaux. De plus le

courant limite ne peut pas toujours être obtenu pour les tensions dont

on dispose; c'est ainsi que, pour le polonium très actif, le courant est

encore proportionnel à la tension entre 100 et 500 volts. Les conditions

expérimentales qui donnent à la mesure une signification simple ne sont

donc pas réalisées, et, par suite, les nombres obtenus ne peuvent être

considérés comme donnant la mesure du rayonnement total; ils ne

constituent, à ce point de vue, qu'une approximation grossière.

_Nature complexe du rayonnement._--Les travaux de divers physiciens (MM.

Becquerel, Meyer et von Schweidler, Giesel, Villard, Rutherford, M. et

Mme Curie) ont montré que le rayonnement des substances radioactives est

un rayonnement très complexe. Il convient de distinguer trois espèces de

rayons que je désignerai, suivant la notation adoptée par M. Rutherford,

par les lettres α, β et γ.

1º Les rayons α sont des rayons très peu pénétrants qui semblent

constituer la plus grosse partie de rayonnement. Ces rayons sont

caractérisés par les lois suivant lesquelles ils sont absorbés par la

matière. Le champ magnétique agit très faiblement sur ces rayons, et on

les a considérés tout d'abord comme insensibles à l'action de ce champ.

Cependant, dans un champ magnétique intense, les rayons α sont

légèrement déviés; la déviation se produit de la même manière que dans

le cas des rayons cathodiques, mais le sens de la déviation est

renversé; il est le même que pour les rayons canaux des tubes de

Crookes.

2º Les rayons β sont des rayons moins absorbables dans leur ensemble que

les précédents. Ils sont déviés par un champ magnétique de la même

manière et dans le même sens que les rayons cathodiques.

3º Les rayons γ sont des rayons pénétrants insensibles à l'action du

champ magnétique et comparables aux rayons de Röntgen.

Les rayons d'un même groupe peuvent avoir un pouvoir de pénétration qui

varie dans des limites très étendues, comme cela a été prouvé pour les

rayons β.

Imaginons l'expérience suivante: le radium R est placé au fond d'une

petite cavité profonde creusée dans un bloc de plomb P (_fig._ 4). Un

faisceau de rayons rectiligne et peu épanoui s'échappe de la cuve.

Supposons que, dans la région qui entoure la cuve, on établisse un champ

magnétique uniforme, très intense, normal au plan de la figure et dirigé

vers l'arrière de ce plan. Les trois groupes de rayons α, β, γ se

trouveront séparés. Les rayons γ peu intenses continuent leur trajet

rectiligne sans trace de déviation. Les rayons β sont déviés à la façon

de rayons cathodiques et décrivent dans le plan de la figure des

trajectoires circulaires dont le rayon varie dans des limites étendues.

Si la cuve est placée sur une plaque photographique AC, la portion BC

de la plaque qui reçoit les rayons β est impressionnée. Enfin, les

rayons α forment un faisceau très intense qui est dévié légèrement et

qui est assez rapidement absorbé par l'air. Ces rayons décrivent, dans

le plan de la figure, une trajectoire dont le rayon de courbure est très

grand, le sens de la déviation étant l'inverse de celui qui a lieu pour

les rayons β.

[Illustration: Fig. 4.]

Si l'on recouvre la cuve d'un écran mince en aluminium, (0mm,1

d'épaisseur), les rayons α sont en très grande partie supprimés, les

rayons β le sont bien moins et les rayons γ ne semblent pas absorbés

notablement.

L'expérience que je viens de décrire n'a pas été réalisée sous cette

forme, et l'on verra dans la suite quelles sont les expériences qui

montrent l'action du champ magnétique sur les divers groupes de rayons.

_Action du champ magnétique._--On a vu que les rayons émis par les

substances radioactives ont un grand nombre de propriétés communes aux

rayons cathodiques et aux rayons Röntgen. Aussi bien les rayons

cathodiques que les rayons Röntgen ionisent l'air, agissent sur les

plaques photographiques, excitent la fluorescence, n'éprouvent pas de

réflexion régulière. Mais les rayons cathodiques diffèrent des rayons

Röntgen en ce qu'ils sont déviés de leur trajet rectiligne par l'action

du champ magnétique et en ce qu'ils transportent des charges

d'électricité négative.

Le fait que le champ magnétique agit sur les rayons émis par les

substances radioactives a été découvert presque simultanément par MM.

Giesel, Meyer et von Schweidler et Becquerel[40]. Ces physiciens ont

reconnu que les rayons des substances radioactives sont déviés par le

champ magnétique de la même façon et dans le même sens que les rayons

cathodiques; leurs observations se rapportaient aux rayons β.

[40] GIESEL, _Wied. Ann._, 2 novembre 1899.--MEYER et VON SCHWEIDLER,

_Acad. Anzeiger Wien_, 3 et 9 novembre 1899.--BECQUEREL, _Comptes

rendus_, 11 décembre 1899.

M. Curie a montré que le rayonnement du radium comporte deux groupes de

rayons bien distincts, dont l'un est facilement dévié par le champ

magnétique (rayons β) alors que l'autre reste insensible à l'action de

ce champ (rayons α et γ dont l'ensemble était désigné par le nom de

rayons non déviables)[41].

[41] P. CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900.

M. Becquerel n'a pas observé d'émission de rayons genre cathodique par

les échantillons de polonium préparés par nous. C'est, au contraire, sur

un échantillon de polonium, préparé par lui, que M. Giesel a observé

pour la première fois l'effet du champ magnétique. De tous les

échantillons de polonium, préparés par nous, aucun n'a jamais donné lieu

à une émission de rayons genre cathodique.

Le polonium de M. Giesel n'émet des rayons genre cathodique que quand il

est récemment préparé, et il est probable que l'émission est due au

phénomène de radioactivité induite dont il sera question plus loin.

Voici les expériences qui prouvent qu'une partie du rayonnement du

radium et une partie seulement est constituée par des rayons facilement

déviables (rayons β). Ces expériences ont été faites par la méthode

électrique[42].

[42] P. CURIE, _Comptes rendus_, 8 janvier 1900.

[Illustration: Fig. 5.]

Le corps radioactif (_fig._ 5) envoie des radiations suivant la

direction AD entre les plateaux P et P'. Le plateau P est maintenu au

potentiel de 500 volts, le plateau P' est relié à un électromètre et à

un quartz piézoélectrique. On mesure l'intensité du courant qui passe

dans l'air sous l'influence des radiations. On peut à volonté établir le

champ magnétique d'un électro-aimant normalement au plan de la figure

dans toute la région EEEE. Si les rayons sont déviés, même faiblement,

ils ne pénètrent plus entre les plateaux, et le courant est supprimé.

La région où passent les rayons est entourée par les masses de plomb B,

B', B" et par les armatures de l'électro-aimant; quand les rayons sont

déviés, ils sont absorbés par les masses de plomb B et B'.

Les résultats obtenus dépendent essentiellement de la distance AD du

corps radiant A à l'entrée du condensateur en D. Si la distance AD est

assez grande (supérieure à 7cm), la plus grande partie (90 pour 100

environ) des rayons du radium qui arrivent au condensateur sont déviés

et supprimés pour un champ de 2500 unités. Ces rayons sont des rayons β.

Si la distance AD est plus faible que 65mm, une partie moins importante

des rayons est déviée par l'action du champ; cette partie est d'ailleurs

déjà complètement déviée par un champ de 2500 unités, et la proportion

de rayons supprimés n'augmente pas quand on fait croître le champ de

2500 à 7000 unités.

La proportion des rayons non supprimés par le champ est d'autant plus

grande que la distance AD entre le corps radiant et le condensateur est

plus petite. Pour les distances faibles les rayons qui peuvent être

déviés facilement ne constituent plus qu'une très faible fraction du

rayonnement total.

Les rayons pénétrants sont donc, en majeure partie, des rayons déviables

genre cathodique (rayons β).

Avec le dispositif expérimental qui vient d'être décrit, l'action du

champ magnétique sur les rayons α ne pouvait guère être observée pour

les champs employés. Le rayonnement très important, en apparence non

déviable, observé à petite distance de la source radiante, était

constitué par les rayons α; le rayonnement non déviable observé à grande

distance était constitué par les rayons γ.

Lorsque l'on tamise le faisceau au travers d'une lame absorbante

(aluminium ou papier noir), les rayons qui passent sont presque tous

déviés par le champ, de telle sorte qu'à l'aide de l'écran et du champ

magnétique presque tout le rayonnement est supprimé dans le

condensateur, ce qui reste n'étant alors dû qu'aux rayons γ, dont la

proportion est faible. Quant aux rayons α, ils sont absorbés par

l'écran.

Une lame d'aluminium de 1/100 de millimètre d'épaisseur suffit pour

supprimer presque tous les rayons difficilement déviables, quand la

substance est assez loin du condensateur; pour des distances plus

petites (34mm et 51mm), deux feuilles d'aluminium au 1/100 sont

nécessaires pour obtenir ce résultat.

On a fait des mesures semblables sur quatre substances radifères

(chlorures ou carbonates) d'activité très différente; les résultats

obtenus ont été très analogues.

On peut remarquer que, pour tous les échantillons, les rayons pénétrants

déviables à l'aimant (rayons β) ne sont qu'une faible partie du

rayonnement total; ils n'interviennent que pour une faible part dans les

mesures où l'on utilise le rayonnement intégral pour produire la

conductibilité de l'air.

On peut étudier la radiation émise par le polonium par la méthode

électrique. Quand on fait varier la distance AD du polonium au

condensateur, on n'observe d'abord aucun courant tant que la distance

est assez grande; quand on rapproche le polonium, on observe que, pour

une certaine distance qui était de 4cm pour l'échantillon étudié, le

rayonnement se fait très brusquement sentir avec une assez grande

intensité; le courant augmente ensuite régulièrement si l'on continue à

rapprocher le polonium, mais le champ magnétique ne produit pas d'effet

appréciable dans ces conditions. Il semble que le rayonnement du

polonium soit délimité dans l'espace et dépasse à peine dans l'air une

sorte de gaine entourant la substance sur l'épaisseur de quelques

centimètres.

Il convient de faire des réserves générales importantes sur la

signification des expériences que je viens de décrire. Quand j'indique

la proportion des rayons déviés par l'aimant, il s'agit seulement des

radiations susceptibles d'actionner un courant dans le condensateur. En

employant comme réactif des rayons de Becquerel la fluorescence ou

l'action sur les plaques photographiques, la proportion serait

probablement différente, une mesure d'intensité n'ayant généralement un

sens que pour la méthode de mesures employée.

Les rayons du polonium sont des rayons du genre α. Dans les expériences

que je viens de décrire, on n'a observé aucun effet du champ magnétique

sur ces rayons, mais le dispositif expérimental était tel qu'une faible

déviation passait inaperçue.

Des expériences faites par la méthode radiographique ont confirmé les

résultats de celles qui précèdent. En employant le radium comme source

radiante, et en recevant l'impression sur une plaque parallèle au

faisceau primitif et normale au champ, on obtient la trace très nette de

deux faisceaux séparés par l'action du champ, l'un dévié, l'autre non

dévié. Les rayons β constituent le faisceau dévié; les rayons α étant

peu déviés se confondent sensiblement avec le faisceau non dévié des

rayons γ.

_Rayons déviables β_.--Il résultait des expériences de MM. Giesel et de

MM. Meyer et von Schweidler que le rayonnement des corps radioactifs est

au moins en partie dévié par un champ magnétique, et que la déviation se

fait comme pour les rayons cathodiques. M. Becquerel a étudié l'action

du champ sur les rayons par la méthode radiographique[43]. Le dispositif

expérimental employé était celui de la figure 4. Le radium était placé

dans la cuve en plomb P, et cette cuve était posée sur la face sensible

d'une plaque photographique AC enveloppée de papier noir. Le tout était

placé entre les pôles d'un électro-aimant, le champ magnétique étant

normal au plan de la figure.

[43] BECQUEREL, _Comptes rendus_, t. CXXX, p. 206, 372, 810.

Si le champ est dirigé vers l'arrière de ce plan, la partie BC de la

plaque se trouve impressionnée par des rayons qui, ayant décrit des

trajectoires circulaires, sont rabattus sur la plaque et viennent la

couper à angle droit. Ces rayons sont des rayons β.

M. Becquerel a montré que l'impression constitue une large bande

diffuse, véritable spectre continu, montrant que le faisceau de rayons

déviables émis par la source est constitué par une infinité de

radiations inégalement déviables. Si l'on recouvre la gélatine de la

plaque de divers écrans absorbants (papier, verre, métaux), une portion

du spectre se trouve supprimée, et l'on constate que les rayons les plus

déviés par le champ magnétique, autrement dit ceux qui donnent la plus

petite valeur du rayon de la trajectoire circulaire, sont le plus

fortement absorbés. Pour chaque écran l'impression sur la plaque ne

commence qu'à une certaine distance de la source radiante, cette

distance étant d'autant plus grande que l'écran est plus absorbant.

_Charge des rayons déviables._--Les rayons cathodiques sont, comme l'a

montré M. Perrin, chargés d'électricité négative[44]. De plus ils

peuvent, d'après les expériences de M. Perrin et de M. Lenard[45],

transporter leur charge à travers des enveloppes métalliques réunies à

la terre et à travers des lames isolantes. En tout point, où les rayons

cathodiques sont absorbés, se fait un dégagement continu d'électricité

négative. Nous avons constaté qu'il en est de même pour les rayons

déviables β du radium. _Les rayons déviables β du radium sont chargés

d'électricité négative_[46].

[44] _Comptes rendus_, t. CXXI, p. 1130. _Annales de Chimie et de

Physique_, t. II, 1897.

[45] LENARD, _Wied. Ann._, t. LXIV, p. 279.

[46] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 5 mars 1900.

Étalons la substance radioactive sur l'un des plateaux d'un

condensateur, ce plateau étant relié métalliquement à la terre; le

second plateau est relié à un électromètre, il reçoit et absorbe les

rayons émis par la substance. Si les rayons sont chargés, on doit

observer une arrivée continue d'électricité à l'électromètre. Cette

expérience, réalisée dans l'air, ne nous a pas permis de déceler une

charge des rayons, mais l'expérience ainsi faite n'est pas sensible.

L'air entre les plateaux étant rendu conducteur par les rayons,

l'électromètre n'est plus isolé et ne peut accuser que des charges

assez fortes.

Recherches sur les substances radioactives · 第 3 / 10 段