L'aspect des points lumineux est le même que celui des étoiles ou des

objets ultra-microscopiques fortement éclairés qui ne produisent pas sur

la rétine des images nettes, mais des taches de diffraction; et ceci est

bien en accord avec la conception que chaque point lumineux extrêmement

petit est produit par le choc d'un seul atome.

Les rayons pénétrants non déviables γ semblent être de tout autre nature

et semblent analogues aux rayons Röntgen. Rien ne prouve, d'ailleurs,

que des rayons peu pénétrants de même nature ne puissent exister dans le

rayonnement du radium, car ils pourraient être masqués par le

rayonnement corpusculaire.

On vient de voir combien le rayonnement des corps radioactifs est un

phénomène complexe. Les difficultés de son étude viennent s'augmenter

par cette circonstance, qu'il y a lieu de rechercher si ce rayonnement

éprouve de la part de la matière une absorption sélective seulement, ou

bien aussi une transformation plus ou moins profonde.

On ne sait encore que peu de choses relativement à cette question.

Toutefois, si l'on admet que le rayonnement du radium comporte à la fois

des rayons genre cathodique et des rayons genre Röntgen, on peut

s'attendre à ce que ce rayonnement éprouve des transformations en

traversant les écrans. On sait, en effet: 1º que les rayons cathodiques

qui sortent du tube de Crookes à travers une fenêtre d'aluminium

(expérience de Lenard) sont fortement diffusés par l'aluminium, et que,

de plus, la traversée de l'écran entraîne une diminution de la vitesse

des rayons; c'est ainsi que des rayons cathodiques d'une vitesse égale à

1,4 × 10^{10} centimètres perdent 10 pour 100 de leur vitesse en

traversant 0mm,01 d'aluminium[72]; 2º les rayons cathodiques, en

frappant un obstacle, donnent lieu à la production de rayons Röntgen; 3º

les rayons Röntgen, en frappant un obstacle solide, donnent lieu à une

production de _rayons secondaires_, qui sont en partie des rayons

cathodiques[73].

[72] DES COUDRES, _Physik. Zeitschrift_, novembre 1902.

[73] SAGNAC, _Thèse de doctorat_.--CURIE et SAGNAC, _Comptes rendus_,

avril 1900.

On peut donc, par analogie, prévoir l'existence de tous les phénomènes

précédents pour les rayons des substances radioactives.

En étudiant la transmission des rayons du polonium à travers un écran

d'aluminium, M. Becquerel n'a observé ni production de rayons

secondaires ni transformation en rayons genre cathodique[74].

[74] BECQUEREL, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900.

J'ai cherché à mettre en évidence une transformation des rayons du

polonium, en employant la méthode de l'interversion des écrans: deux

écrans superposés E_{1} et E_{2} étant traversés par les rayons, l'ordre

dans lequel ils sont traversés doit être indifférent, si le passage au

travers des écrans ne transforme pas les rayons; si, au contraire,

chaque écran transforme les rayons en les transmettant, l'ordre des

écrans n'est pas indifférent. Si, par exemple, les rayons se

transforment en rayons plus absorbables en traversant du plomb, et que

l'aluminium ne produise pas un effet du même genre avec la même

importance, alors le système plomb-aluminium paraîtra plus opaque que le

système aluminium-plomb; c'est ce qui a lieu pour les rayons Röntgen.

Mes expériences indiquent que ce phénomène se produit avec les rayons du

polonium. L'appareil employé était celui de la figure 8. Le polonium

était placé dans la boîte CCCC et les écrans absorbants, nécessairement

très minces, étaient placés sur la toile métallique T.

Courant

Écrans employés. Épaisseur. observé.

mm

Aluminium 0,01 } 17,9

Laiton 0,005 }

Laiton 0,005 } 6,7

Aluminium 0,01 }

Aluminium 0,01 } 150

Étain 0,005 }

Étain 0,005 } 125

Aluminium 0,01 }

Étain 0,005 } 13,9

Laiton 0,005 }

Laiton 0,005 } 4,4

Étain 0,005 }

Les résultats obtenus prouvent que le rayonnement est modifié en

traversant un écran solide. Cette conclusion est d'accord avec les

expériences dans lesquelles, de deux lames métalliques identiques et

superposées, la première se montre moins absorbante que la suivante. Il

est probable, d'après cela, que l'action transformatrice d'un écran est

d'autant plus grande que cet écran est plus loin de la source. Ce point

n'a pas été vérifié, et la nature de la transformation n'a pas encore

été étudiée en détail.

J'ai répété les mêmes expériences avec un sel de radium très actif. Le

résultat a été négatif. Je n'ai observé que des variations

insignifiantes dans l'intensité de la radiation transmise lors de

l'interversion de l'ordre des écrans. Les systèmes d'écrans essayés ont

été les suivants:

mm mm

Aluminium, épaisseur 0,55 Platine, épaisseur 0,01

» » 0,55 Plomb » 0,1

» » 0,55 Étain, épaisseur 0,005

» » 1,07 Cuivre » 0,05

» » 0,55 Laiton » 0,005

» » 1,07 Laiton » 0,005

» » 0,15 Platine » 0,01

» » 0,15 Zinc » 0,05

» » 0,15 Plomb » 0,1

Le système plomb-aluminium s'est montré légèrement plus opaque que celui

aluminium-plomb, mais la différence n'est pas grande.

Je n'ai pu mettre ainsi en évidence une transformation notable des

rayons du radium. Cependant, dans diverses expériences radiographiques,

M. Becquerel a observé des effets très intenses dus aux rayons diffusés

ou secondaires, émis par les écrans solides qui recevaient les rayons du

radium. La substance la plus active, au point de vue de ces émissions

secondaires, semble être le plomb.

_Action ionisante des rayons du radium sur les liquides isolants._

--M. Curie a montré que les rayons du radium et les rayons de Röntgen

agissent sur les diélectriques liquides comme sur l'air, en leur

communiquant une certaine conductibilité électrique[75]. Voici comment

était disposée l'expérience (_fig._ 9).

[Illustration: Fig. 9.]

[75] P. CURIE, _Comptes rendus de l'Académie des Sciences_, 17 février

1902.

Le liquide à expérimenter est placé dans un vase métallique CDEF, dans

lequel plonge un tube de cuivre mince AB; ces deux pièces métalliques

servent d'électrodes. Le vase est maintenu à un potentiel connu, au

moyen d'une batterie de petits accumulateurs, dont un pôle est à terre.

Le tube AB est en relation avec l'électromètre. Lorsqu'un courant

traverse le liquide, on maintient l'électromètre au zéro à l'aide d'un

quartz piézoélectrique qui donne la mesure du courant. Le tube de

cuivre MNM'N', relié au sol, sert de tube de garde pour empêcher le

passage du courant à travers l'air. Une ampoule contenant le sel de

baryum radifère peut être placée au fond du tube AB; les rayons agissent

sur le liquide après avoir traversé le verre de l'ampoule et les parois

du tube métallique. On peut encore faire agir le radium en plaçant

l'ampoule en dessous de la paroi DE.

Pour agir avec les rayons de Röntgen, on fait arriver ces rayons au

travers de la paroi DE.

L'accroissement de conductibilité par l'action des rayons du radium ou

des rayons de Röntgen semble se produire pour tous les diélectriques

liquides; mais, pour constater cet accroissement, il est nécessaire que

la conductibilité propre du liquide soit assez faible pour ne pas

masquer l'effet des rayons.

En opérant avec le radium et les rayons de Röntgen, M. Curie a obtenu

des effets du même ordre de grandeur.

Quand on étudie avec le même dispositif la conductibilité de l'air ou

d'un autre gaz sous l'action des rayons de Becquerel, on trouve que

l'intensité du courant obtenu est proportionnelle à la différence de

potentiel entre les électrodes, tant que celle-ci ne dépasse pas

quelques volts; mais pour des tensions plus élevées, l'intensité du

courant croît de moins en moins vite, et le courant de saturation est

sensiblement atteint pour une tension de 100 volts.

Les liquides étudiés avec le même appareil et avec le même produit

radiant très actif se comportent différemment; l'intensité du courant

est proportionnelle à la tension quand celle-ci varie entre 0 et 450

volts, et cela même quand la distance des électrodes ne dépasse pas 6mm.

On peut alors considérer la _conductivité_ provoquée dans divers

liquides par le rayonnement d'un sel de radium agissant dans les mêmes

conditions.

Les nombres du Tableau suivant multiplié par 10^{-14} donnent la

conductivité en mhos (inverse d'ohm) pour 1cm3:

Sulfure de carbone 20

Éther de pétrole 15

Amylène 14

Chlorure de carbone 8

Benzine 4

Air liquide 1,3

Huile de vaseline 1,6

On peut cependant supposer que les liquides et les gaz se comportent

d'une façon analogue, mais que, pour les liquides, le courant reste

proportionnel à la tension jusqu'à une limite bien plus élevée que pour

les gaz. On pouvait, par analogie avec ce qui a lieu pour les gaz,

chercher à abaisser la limite de proportionnalité en employant un

rayonnement beaucoup plus faible. L'expérience a vérifié cette

prévision; le produit radiant employé était 150 fois moins actif que

celui qui avait servi pour les premières expériences. Pour des tensions

de 50, 100, 200, 400 volts, les intensités du courant étaient

représentées respectivement par les nombres 109, 185, 255, 335. La

proportionnalité ne se maintient plus, mais le courant varie encore

fortement quand on double la différence de potentiel.

Quelques-uns des liquides examinés sont des isolants à peu près

parfaits, quand ils sont maintenus à température constante, et qu'ils

sont à l'abri de l'action des rayons. Tels sont: l'air liquide, l'éther

de pétrole, l'huile de vaseline, l'amylène. Il est alors très facile

d'étudier l'effet des rayons. L'huile de vaseline est beaucoup moins

sensible à l'action des rayons que l'éther de pétrole. Il convient

peut-être de rapprocher ce fait de la différence de volatilité qui

existe entre ces deux hydrocarbures. L'air liquide qui a bouilli pendant

quelque temps dans le vase d'expérience est plus sensible à l'action des

rayons que celui que l'on vient d'y verser; la conductivité produite par

les rayons est de 1/4 plus grande dans le premier cas. M. Curie a étudié

sur l'amylène et sur l'éther de pétrole l'action des rayons aux

températures de +10° et de -17°. La conductivité due au rayonnement

diminue de 1/10 seulement de sa valeur, quand on passe de 10° à -17°.

Dans les expériences où l'on fait varier la température du liquide on

peut soit maintenir le radium à la température ambiante, soit le porter

à la même température que le liquide; on obtient le même résultat dans

les deux cas. Cela tient à ce que le rayonnement du radium ne varie pas

avec la température, et conserve encore la même valeur même à la

température de l'air liquide. Ce fait a été vérifié directement par des

mesures.

_Divers effets et applications de l'action ionisante des rayons émis par

les substances radioactives._--Les rayons des nouvelles substances

radioactives ionisent l'air fortement. On peut, par l'action du radium,

provoquer facilement _la condensation de la vapeur d'eau sursaturée_,

absolument comme cela a lieu par l'action des rayons cathodiques et des

rayons Röntgen.

Sous l'influence des rayons émis par les substances radioactives

nouvelles, la _distance explosive entre deux conducteurs métalliques

pour une différence de potentiel donnée se trouve augmentée_; autrement

dit, le passage de l'étincelle est facilité par l'action des rayons. Ce

phénomène est dû à l'action des rayons les plus pénétrants. Si, en

effet, on entoure le radium d'une enveloppe en plomb de 2cm, l'action du

radium sur l'étincelle n'est pas considérablement affaiblie, alors que

le rayonnement qui traverse n'est qu'une très faible fraction du

rayonnement total.

En rendant conducteur, par l'action des substances radioactives, l'air

au voisinage de deux conducteurs métalliques, dont l'un est relié au sol

et l'autre à un électromètre bien isolé, on voit l'électromètre prendre

une déviation permanente, qui permet de mesurer la force électromotrice

de la pile formée par l'air et les deux métaux (force électromotrice de

contact des deux métaux, quand ils sont séparés par l'air). Cette

méthode de mesures a été employée par lord Kelwin et ses élèves, la

substance radiante étant l'uranium[76]; une méthode analogue avait été

antérieurement employée par M. Perrin qui utilisait l'action ionisante

des rayons Röntgen[77].

[76] LORD KELWIN, BEATTIE et SMOLAN, _Nature_, 1897.

[77] PERRIN, _Thèse de doctorat_.

On peut se servir des substances radioactives dans l'étude de

l'électricité atmosphérique. La substance active est enfermée dans une

petite boîte en aluminium mince, fixée à l'extrémité d'une tige

métallique en relation avec l'électromètre. L'air est rendu conducteur

au voisinage de l'extrémité de la tige, et celle-ci prend le potentiel

de l'air qui l'entoure. Le radium remplace ainsi avec avantage les

flammes ou les appareils à écoulement d'eau de lord Kelwin, généralement

employés jusqu'à présent dans l'étude de l'électricité atmosphérique[78].

[78] PAULSEN, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900.--WITKOWSKI,

_Bulletin de l'Académie des Sciences de Cracovie_, janvier 1902.

_Effets de fluorescence, effets lumineux._--Les rayons émis par les

nouvelles substances radioactives provoquent la fluorescence de certains

corps. M. Curie et moi, nous avons tout d'abord découvert ce phénomène

en faisant agir le polonium au travers d'une feuille d'aluminium sur une

couche de platinocyanure de baryum. La même expérience réussit encore

plus facilement avec du baryum radifère suffisamment actif. Quand la

substance est fortement radioactive, la fluorescence produite est très

belle.

Un grand nombre de substances sont susceptibles de devenir

phosphorescentes ou fluorescentes par l'action des rayons de Becquerel.

M. Becquerel a étudié l'action sur les sels d'urane, le diamant, la

blende, etc. M. Bary a montré que les sels des métaux alcalins et

alcalino-terreux, qui sont tous fluorescents sous l'action des rayons

lumineux et des rayons Röntgen, sont également fluorescents sous

l'action des rayons du radium[79]. On peut également observer la

fluorescence du papier, du coton, du verre, etc., au voisinage du

radium. Parmi les différentes espèces de verre, le verre de Thuringe est

particulièrement lumineux. Les métaux ne semblent pas devenir lumineux.

[79] BARY, _Comptes rendus_, t. CXXX, 1900, p. 776.

Le platinocyanure de baryum convient le mieux quand on veut étudier le

rayonnement des corps radioactifs par la méthode fluoroscopique. On peut

suivre l'effet des rayons du radium à des distances supérieures à 2m.

Le sulfure de zinc phosphorescent est rendu extrêmement lumineux, mais

ce corps a l'inconvénient de conserver la luminosité pendant quelque

temps, après que l'action des rayons a été supprimée.

On peut observer la fluorescence produite par le radium quand l'écran

fluorescent est séparé du radium par des écrans absorbants. Nous avons

pu observer l'éclairement d'un écran au platinocyanure de baryum à

travers le corps humain. Cependant, l'action est incomparablement plus

intense, quand l'écran est placé tout contre le radium et qu'il n'en est

séparé par aucun écran solide. Tous les groupes de rayons semblent

capables de produire la fluorescence.

Pour observer l'action du polonium il est nécessaire de mettre la

substance tout près de l'écran fluorescent sans interposition d'écran

solide, ou tout au moins avec interposition d'un écran très mince

seulement.

La luminosité des substances fluorescentes exposées à l'action des

substances radioactives baisse avec le temps. En même temps la substance

fluorescente subit une transformation. En voici quelques exemples:

Les rayons du radium transforment le platinocyanure de baryum en une

variété brune moins lumineuse (action analogue à celle produite par les

rayons Röntgen et décrite par M. Villard). Ils altèrent également le

sulfate d'uranyle et de potassium en le faisant jaunir. Le

platinocyanure de baryum transformé est régénéré partiellement par

l'action de la lumière. Plaçons le radium au-dessous d'une couche de

platinocyanure de baryum étalée sur du papier, le platinocyanure devient

lumineux; si l'on maintient le système dans l'obscurité, le

platinocyanure s'altère, et sa luminosité baisse considérablement. Mais,

exposons le tout à la lumière; le platinocyanure est partiellement

régénéré, et si l'on reporte le tout dans l'obscurité, la luminosité

reparaît assez forte. On a donc, au moyen d'un corps fluorescent et d'un

corps radioactif, réalisé un système qui fonctionne comme un corps

phosphorescent à longue durée de phosphorescence.

Le verre, qui est rendu fluorescent par l'action du radium, se colore en

brun ou en violet. En même temps, il devient moins fluorescent. Si l'on

chauffe ce verre ainsi altéré, il se décolore et, en même temps que la

décoloration se produit, le verre émet de la lumière. Après cela le

verre a repris la propriété d'être fluorescent au même degré qu'avant la

transformation.

Le sulfure de zinc qui a été exposé à l'action du radium pendant un

temps suffisant s'épuise peu à peu et perd la faculté d'être

phosphorescent, soit sous l'action du radium, soit sous celle de la

lumière.

Le diamant est rendu phosphorescent par l'action du radium et peut être

distingué ainsi des imitations en strass, dont la luminosité est très

faible.

Tous les composés de baryum radifère _sont spontanément lumineux_[80].

Les sels haloïdes, anhydres et secs, émettent une lumière

particulièrement intense. Cette luminosité ne peut être vue à la grande

lumière du jour, mais on la voit facilement dans la demi-obscurité ou

dans une pièce éclairée à la lumière du gaz. La lumière émise peut être

assez forte pour que l'on puisse lire en s'éclairant avec un peu de

produit dans l'obscurité. La lumière émise émane de toute la masse du

produit, tandis que, pour un corps phosphorescent ordinaire, la lumière

émane surtout de la partie de la surface qui a été éclairée. A l'air

humide les produits radifères perdent en grande partie leur luminosité,

mais ils la reprennent par desséchement (Giesel). La luminosité semble

se conserver. Au bout de plusieurs années aucune modification sensible

ne semble s'être produite dans la luminosité de produits faiblement

actifs, gardés en tubes scellés à l'obscurité. Avec du chlorure de

baryum radifère, très actif et très lumineux, la lumière change de

teinte au bout de quelques mois; elle devient plus violacée et

s'affaiblit beaucoup; en même temps le produit subit certaines

transformations; en redissolvant le sel dans l'eau et en le séchant à

nouveau, on obtient la luminosité primitive.

[80] CURIE, _Soc. de Physique_, 3 mars 1899.--GIESEL, _Wied. Ann._, t.

LXIX, p. 91.

Les solutions de sels de baryum radifères, qui contiennent une forte

proportion de radium, sont également lumineuses; on peut observer ce

fait en plaçant la solution dans une capsule de platine qui, n'étant pas

lumineuse elle-même, permet d'apercevoir la luminosité faible de la

solution.

Quand une solution de sel de baryum radifère contient des cristaux qui

s'y sont déposés, ces cristaux sont lumineux au sein de la solution, et

ils le sont bien plus que la solution elle-même, de sorte que, dans ces

conditions, ils semblent seuls lumineux.

M. Giesel a préparé du platinocyanure de baryum radifère. Quand ce sel

vient de cristalliser, il a l'aspect du platinocyanure de baryum

ordinaire, et il est très lumineux. Mais peu à peu le sel se colore

spontanément et prend une teinte brune, en même temps que les cristaux

deviennent dichroïques. A cet état, le sel est bien moins lumineux,

quoique sa radioactivité ait augmenté[81]. Le platinocyanure de radium,

préparé par M. Giesel, s'altère encore bien plus rapidement.

[81] GIESEL, _Wied. Ann._, t. LXIX, p. 91.

Les composés de radium constituent le premier exemple de substances

spontanément lumineuses.

_Dégagement de chaleur par les sels de radium._--Tout récemment MM.

Curie et Laborde ont trouvé que _les sels de radium sont le siège d'un

dégagement de_ _chaleur spontané et continu_[82]. Ce dégagement de

chaleur a pour effet de maintenir les sels de radium à une température

plus élevée que la température ambiante; l'excès de température dépend

d'ailleurs de l'isolement thermique de la substance. Cet excès de

température peut être mis en évidence par une expérience grossière faite

au moyen de deux thermomètres à mercure ordinaires. On utilise deux

vases isolateurs thermiques à vide, identiques entre eux. Dans l'un des

vases on place une ampoule de verre contenant 7dg de bromure de

radium pur; dans le deuxième vase on place une autre ampoule de verre

toute pareille qui contient une substance inactive quelconque, par

exemple du chlorure de baryum. La température de chaque enceinte est

indiquée par un thermomètre dont le réservoir est placé au voisinage

immédiat de l'ampoule. L'ouverture des isolateurs est fermée par du

coton. Quand l'équilibre de température est établi, le thermomètre qui

se trouve dans le même vase que le radium indique constamment une

température supérieure à celle indiquée par l'autre thermomètre; l'excès

de température observé était de 3°.

[82] CURIE et LABORDE, _Comptes rendus_, 16 mars 1903.

On peut évaluer la quantité de chaleur dégagée par le radium à l'aide du

calorimètre à glace de Bunsen. En plaçant dans ce calorimètre une

ampoule de verre qui contient le sel de radium, on constate un apport

continu de chaleur qui s'arrête dès qu'on éloigne le radium. La mesure

faite avec un sel de radium préparé depuis longtemps indique que chaque

gramme de radium dégage environ 80 petites calories pendant chaque

heure. Le radium dégage donc pendant une heure une quantité de chaleur

suffisante pour fondre son poids de glace, et un atome gramme (225g) de

radium dégagerait en une heure 18000cal, soit une quantité de chaleur

comparable à celle qui est produite par la combustion d'un atome gramme

(1g) d'hydrogène. Un débit de chaleur aussi considérable ne saurait

être expliqué par aucune réaction chimique ordinaire, et cela d'autant

plus que l'état du radium semble rester le même pendant des années. On

pourrait penser que le dégagement de chaleur est dû à une transformation

de l'atome de radium lui-même, transformation nécessairement très lente.

S'il en était ainsi, on serait amené à conclure que les quantités

d'énergie mises en jeu dans la formation et dans la transformation des

atomes sont considérables et dépassent tout ce qui nous est connu.

On peut encore évaluer la chaleur dégagée par le radium à diverses

températures en l'utilisant pour faire bouillir un gaz liquéfié et en

mesurant le volume du gaz qui se dégage. On peut faire cette expérience

avec du chlorure de méthyle (à -21°). L'expérience a été faite par MM.

Dewar et Curie avec l'oxygène liquide (à -180°) et avec l'hydrogène

liquide (à -252°). Ce dernier corps convient particulièrement bien pour

réaliser l'expérience. Une éprouvette A, entourée d'un isolateur

thermique à vide, contient de l'hydrogène liquide H (_fig._ 10); elle

est munie d'un tube de dégagement _t_ qui permet de recueillir le gaz

dans une éprouvette graduée E remplie d'eau. L'éprouvette A et son

isolateur plongent dans un bain d'hydrogène liquide H'. Dans ces

conditions aucun dégagement gazeux ne se produit dans l'éprouvette A.

Lorsque l'on introduit, dans l'hydrogène liquide contenu dans cette

éprouvette, une ampoule qui contient 7dg de bromure de radium, il se

fait un dégagement continu de gaz, et l'on recueille 73cm3 de gaz

par minute.

[Illustration: Fig. 10.]

Un sel de radium solide qui vient d'être préparé dégage une quantité de

chaleur relativement faible; mais ce débit de chaleur augmente

continuellement et tend vers une valeur déterminée qui n'est pas encore

tout à fait atteinte au bout d'un mois. Quand on dissout dans l'eau un

sel de radium et qu'on enferme la solution en tube scellé, la quantité

de chaleur dégagée par la solution est d'abord faible; elle augmente

ensuite et tend à devenir constante au bout d'un mois; le débit de

chaleur est alors le même que celui dû au même sel à l'état solide.

Recherches sur les substances radioactives · 第 6 / 10 段