un sel de radium contenu dans une ampoule de verre, certains rayons
pénétrants du radium traversent l'ampoule et le calorimètre sans y être
absorbés. Pour voir si ces rayons emportent une quantité d'énergie
appréciable, on peut refaire une mesure en entourant l'ampoule d'une
feuille de plomb de 2mm d'épaisseur; on trouve que, dans ces conditions,
le dégagement de chaleur est augmenté de 4 pour 100 environ de sa
valeur; l'énergie émise par le radium sous forme de rayons pénétrants
n'est donc nullement négligeable.
_Effets chimiques produits par les nouvelles substances radioactives.
Colorations._--Les radiations émises par les substances fortement
radioactives sont susceptibles de provoquer certaines transformations,
certaines réactions chimiques. Les rayons émis par les produits
radifères exercent des actions colorantes sur le verre et la
porcelaine[83].
[83] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, t. CXXIX, novembre 1899, p.
823.
La coloration du verre, généralement brune ou violette, est très
intense; elle se produit dans la masse même du verre, elle persiste
après l'éloignement du radium. Tous les verres se colorent en un temps
plus ou moins long, et la présence du plomb n'est pas nécessaire. Il
convient de rapprocher ce fait de celui, observé récemment, de la
coloration des verres des tubes à vide producteurs des rayons de Röntgen
après un long usage.
M. Giesel a montré que les sels haloïdes cristallisés des métaux
alcalins (sel gemme, sylvine) se colorent sous l'influence du radium,
comme sous l'action des rayons cathodiques. M. Giesel montre que l'on
obtient des colorations du même genre en faisant séjourner les sels
alcalins dans la vapeur de sodium[84].
[84] GIESEL, _Soc. de Phys. allemande_, janvier 1900.
J'ai étudié la coloration d'une collection de verres de composition
connue, qui m'a été obligeamment prêtée à cet effet par M. Le Chatelier.
Je n'ai pas observé de grande variété dans la coloration. Elle est
généralement violette, jaune, brune ou grise. Elle semble liée à la
présence des métaux alcalins.
Avec les sels alcalins purs cristallisés on obtient des colorations plus
variées et plus vives; le sel, primitivement blanc, devient bleu, vert,
jaune brun, etc.
M. Becquerel a montré que le phosphore blanc est transformé en phosphore
rouge par l'action du radium.
Le papier est altéré et coloré par l'action du radium. Il devient
fragile, s'effrite et ressemble enfin à une passoire criblée de trous.
Dans certaines circonstances il y a production d'ozone dans le voisinage
de composés très actifs. Les rayons qui sortent d'une ampoule scellée,
renfermant du radium, ne produisent pas d'ozone dans l'air qu'ils
traversent. Au contraire, une forte odeur d'ozone se dégage quand on
ouvre l'ampoule. D'une manière générale l'ozone se produit dans l'air,
quand il y a communication directe entre celui-ci et le radium. La
communication par un conduit même extrêmement étroit est suffisante; il
semble que la production d'ozone soit liée à la propagation de la
radioactivité induite, dont il sera question plus loin.
Les composés radifères semblent s'altérer avec le temps, sans doute sous
l'action de leur propre radiation. On a vu plus haut que les cristaux de
chlorure de baryum radifères qui sont incolores au moment du dépôt
prennent peu à peu une coloration tantôt jaune ou orangée, tantôt rose;
cette coloration disparaît par la dissolution. Le chlorure de baryum
radifère dégage des composés oxygénés du chlore: le bromure dégage du
brome. Ces transformations lentes s'affirment généralement quelque temps
après la préparation du produit solide, lequel, en même temps, change
d'aspect et de couleur, en prenant une teinte jaune ou violacée. La
lumière émise devient aussi plus violacée.
Les sels de radium purs semblent éprouver les mêmes transformations que
ceux qui contiennent du baryum. Toutefois les cristaux de chlorure,
déposés en solution acide, ne se colorent pas sensiblement pendant un
temps qui est suffisant, pour que les cristaux de chlorure de baryum
radifères, riches en radium, prennent une coloration intense.
_Dégagement de gaz en présence des sels de radium._--Une solution de
bromure de radium dégage des gaz d'une manière continue[85]. Ces gaz
sont principalement de l'hydrogène et de l'oxygène, et la composition du
mélange est voisine de celle de l'eau; on peut admettre qu'il y a
décomposition de l'eau en présence du sel de radium.
[85] GIESEL, _Ber._, 1903, p. 347.--RAMSAY et SODDY, _Phys.
Zeitschr._, 15 septembre 1903.
Les sels solides de radium (chlorure, bromure) donnent aussi lieu à un
dégagement continu de gaz. Ces gaz remplissent les pores du sel solide
et se dégagent assez abondamment quand on dissout le sel. On trouve dans
le mélange gazeux de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'acide carbonique,
de l'hélium; le spectre des gaz présente aussi quelques raies
inconnues[86].
[86] RAMSAY et SODDY, _loc. cit._
On peut attribuer à des dégagements gazeux deux accidents qui se sont
produits dans les expériences de M. Curie. Une ampoule de verre mince
scellée, remplie presque complètement par du bromure de radium solide et
sec, a fait explosion deux mois après la fermeture sous l'effet d'un
faible échauffement; l'explosion était probablement due à la pression du
gaz intérieur. Dans une autre expérience une ampoule contenant du
chlorure de radium préparé depuis longtemps communiquait avec un
réservoir d'assez grand volume dans lequel on maintenait un vide très
parfait. L'ampoule ayant été soumise à un échauffement assez rapide vers
300°, le sel fit explosion; l'ampoule fut brisée, et le sel fut projeté
à distance; il ne pouvait y avoir de pression notable dans l'ampoule au
moment de l'explosion. L'appareil avait d'ailleurs été soumis à un essai
de chauffage dans les mêmes conditions en l'absence du sel de radium, et
aucun accident ne s'était produit.
Ces expériences montrent qu'il y a danger à chauffer du sel de radium
préparé depuis longtemps et qu'il y a aussi danger à conserver pendant
longtemps du radium en tube scellé.
_Production de thermoluminescence._--Certains corps, tels que la
fluorine, deviennent lumineux quand on les chauffe; ils sont
thermoluminescents; leur luminosité s'épuise au bout de quelque temps;
mais la faculté de devenir de nouveau lumineux par la chaleur est
restituée à ces corps par l'action d'une étincelle et aussi par l'action
du radium. Le radium peut donc restituer à ces corps leurs propriétés
thermoluminescentes[87]. Lors de la chauffe la fluorine éprouve une
transformation qui est accompagnée d'une émission de lumière. Quand la
fluorine est ensuite soumise à l'action du radium, une transformation se
refait en sens inverse, et elle est encore accompagnée d'une émission de
lumière.
[87] BECQUEREL, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900.
Un phénomène absolument analogue se produit pour le verre exposé aux
rayons du radium. Là aussi une transformation se produit dans le verre,
pendant qu'il est lumineux sous l'action des rayons du radium; cette
transformation est mise en évidence par la coloration qui apparaît et
augmente progressivement. Quand on chauffe ensuite le verre ainsi
modifié, la transformation inverse se produit, la coloration disparaît,
et ce phénomène est accompagné de production de lumière. Il paraît fort
probable qu'il y a là une modification de nature chimique, et la
production de lumière est liée à cette modification. Ce phénomène
pourrait être général. Il pourrait se faire que la production de
fluorescence par l'action du radium et la luminosité des substances
radifères fussent nécessairement liées à un phénomène de transformation
chimique ou physique de la substance qui émet la lumière.
_Radiographies._--L'action radiographique des nouvelles substances
radioactives est très intense. Toutefois la manière d'opérer doit être
très différente avec le polonium et le radium. Le polonium n'agit qu'à
très petite distance, et son action est considérablement affaiblie par
des écrans solides; il est facile de la supprimer pratiquement au moyen
d'un écran peu épais (1mm de verre). Le radium agit à des distances
considérablement plus grandes. L'action radiographique des rayons du
radium s'observe à plus de 2m de distance dans l'air, et cela même quand
le produit radiant est enfermé dans une ampoule de verre. Les rayons qui
agissent dans ces conditions appartiennent aux groupes β et γ. Grâce
aux différences qui existent entre la transparence de diverses matières
pour les rayons, on peut, comme avec les rayons Röntgen, obtenir des
radiographies de divers objets. Les métaux sont, en général, opaques,
sauf l'aluminium qui est très transparent. Il n'existe pas de différence
de transparence notable entre les chairs et les os. On peut opérer à
grande distance et avec des sources de très petites dimensions; on a
alors des radiographies très fines. Il est très avantageux, pour la
beauté des radiographies, de renvoyer les rayons β de côté, au moyen
d'un champ magnétique, et de n'utiliser que les rayons γ. Les rayons β,
en traversant l'objet à radiographier, éprouvent, en effet, une certaine
diffusion et occasionnent un certain flou. En les supprimant, on est
obligé d'employer des temps de pose plus grands, mais les résultats sont
meilleurs. La radiographie d'un objet, tel qu'un porte-monnaie, demande
un jour avec une source radiante constituée par quelques centigrammes de
sel de radium, enfermé dans une ampoule de verre et placé à 1m de la
plaque sensible, devant laquelle se trouve l'objet. Si la source est à
20cm de distance de la plaque, le même résultat est obtenu en une heure.
Au voisinage immédiat de la source radiante, une plaque sensible est
instantanément impressionnée.
[Illustration: Fig. 11.
Radiographie obtenue avec les rayons du radium.]
_Effets physiologiques._--Les rayons du radium exercent une action sur
l'épiderme. Cette action a été observée par M. Walkhoff et confirmée par
M. Giesel, puis par MM. Becquerel et Curie[88].
[88] WALKHOFF, _Phot. Rundschau_, octobre 1900.--GIESEL, _Berichte
d. deutsch. chem. Gesell._, t. XXIII.--BECQUEREL et CURIE, _Comptes
rendus_, t. CXXXII, p. 1289.
Si l'on place sur la peau une capsule en celluloïd ou en caoutchouc
mince renfermant un sel de radium très actif et qu'on l'y laisse
pendant quelque temps, une rougeur se produit sur la peau, soit de
suite, soit au bout d'un temps qui est d'autant plus long que l'action a
été plus faible et moins prolongée; cette tache rouge apparaît à
l'endroit qui a été exposé à l'action; l'altération locale de la peau se
manifeste et évolue comme une brûlure. Dans certains cas il se forme une
ampoule. Si l'exposition a été prolongée, il se produit une ulcération
très longue à guérir. Dans une expérience, M. Curie a fait agir sur son
bras un produit radiant relativement peu actif pendant 10 heures. La
rougeur se manifesta de suite, et il se forma plus tard une plaie qui
mit 4 mois à guérir. L'épiderme a été détruit localement, et n'a pu se
reconstituer à l'état sain que lentement et péniblement avec formation
d'une cicatrice très marquée. Une brûlure au radium avec exposition
d'une demi-heure apparut au bout de 15 jours, forma une ampoule et
guérit en 15 jours. Une autre brûlure, faite avec une exposition de 8
minutes seulement, occasionna une tache rouge qui apparut au bout de 2
mois seulement et son effet fut insignifiant.
L'action du radium sur la peau peut se produire à travers les métaux,
mais elle est affaiblie. Pour se garantir de l'action, il faut éviter de
garder longtemps le radium sur soi autrement qu'enveloppé dans une
feuille de plomb.
L'action du radium sur la peau a été étudiée par M. le Dr Danlos, à
l'hôpital Saint-Louis, comme procédé de traitement de certaines maladies
de la peau, procédé comparable au traitement par les rayons Röntgen ou
la lumière ultra-violette. Le radium donne à ce point de vue des
résultats encourageants; l'épiderme partiellement détruit par l'action
du radium se reforme à l'état sain. L'action du radium est plus profonde
que celle de la lumière, et son emploi est plus facile que celui de la
lumière ou des rayons Röntgen. L'étude des conditions de l'application
est nécessairement un peu longue, parce qu'on ne peut se rendre compte
immédiatement de l'effet de l'application.
M. Giesel a remarqué l'action du radium sur les feuilles des plantes.
Les feuilles soumises à l'action jaunissent et s'effritent.
M. Giesel a également découvert l'action des rayons du radium sur
l'œil[89]. Quand on place dans l'obscurité un produit radiant au
voisinage de la paupière fermée ou de la tempe, on a la sensation d'une
lumière qui remplit l'œil. Ce phénomène a été étudié par MM. Himstedt
et Nagel[90]. Ces physiciens ont montré que tous les milieux de l'œil
deviennent fluorescents par l'action du radium, et c'est ce qui explique
la sensation de lumière perçue. Les aveugles chez lesquels la rétine est
intacte, sont sensibles à l'action du radium, tandis que ceux dont la
rétine est malade n'éprouvent pas la sensation lumineuse due aux rayons.
[89] GIESEL, _Naturforscherrersammlung_, München, 1899.
[90] HIMSTEDT et NAGEL, _Ann. der Physik_, t. IV, 1901.
Les rayons du radium empêchent ou entravent le développement des
colonies microbiennes, mais cette action n'est pas très intense[91].
[91] ASCHKINASS et CASPARI, _Ann. der Physik_, t. VI, 1901, p. 570.
Récemment, M. Danysz a montré que les rayons du radium agissent
énergiquement sur la moelle et sur le cerveau. Après une action d'une
heure, des paralysies se produisent chez les animaux soumis aux
expériences, et ceux-ci meurent généralement au bout de quelques
jours[92].
[92] DANYSZ, _Comptes rendus_, 16 février 1903.
_Action de la température sur le rayonnement._--On n'a encore que peu de
renseignements sur la manière dont varie l'émission des corps
radioactifs avec la température. Nous savons cependant que l'émission
subsiste aux basses températures. M. Curie a placé dans l'air liquide
un tube de verre qui contenait du chlorure de baryum radifère[93]. La
luminosité du produit radiant persiste dans ces conditions. Au moment où
l'on retire le tube de l'enceinte froide, il paraît même plus lumineux
qu'à la température ambiante. A la température de l'air liquide, le
radium continue à exciter la fluorescence du sulfate d'uranyle et de
potassium. M. Curie a vérifié par des mesures électriques que le
rayonnement, mesuré à une certaine distance de la source radiante,
possède la même intensité quand le radium est à la température ambiante,
ou quand il est dans une enceinte à la température de l'air liquide.
Dans ces expériences, le radium était placé au fond d'un tube fermé à un
bout. Les rayons sortaient du tube par le bout ouvert, traversaient un
certain espace d'air et étaient recueillis dans un condensateur. On
mesurait l'action des rayons sur l'air du condensateur, soit en laissant
le tube dans l'air, soit en l'entourant d'air liquide jusqu'à une
certaine hauteur. Le résultat obtenu était le même dans les deux cas.
[93] CURIE, _Société de Physique_, 2 mars 1900.
Quand on porte le radium à une température élevée, sa radioactivité
subsiste. Le chlorure de baryum radifère qui vient d'être fondu (vers
800°) est radioactif et lumineux. Toutefois, une chauffe prolongée à
température élevée a pour effet d'abaisser temporairement la
radioactivité du produit. La baisse est très importante, elle peut
constituer 75 pour 100 du rayonnement total. La baisse proportionnelle
est moins grande sur les rayons absorbables que sur les rayons
pénétrants, qui sont sensiblement supprimés par la chauffe. Avec le
temps, le rayonnement du produit reprend l'intensité et la composition
qu'il avait avant la chauffe; ce résultat est atteint au bout de 2 mois
environ à partir de la chauffe.
CHAPITRE IV.
LA RADIOACTIVITÉ INDUITE.
_Communication de la radioactivité à des substances primitivement
inactives._--Au cours de nos recherches sur les substances radioactives,
nous avons remarqué, M. Curie et moi, que toute substance qui séjourne
pendant quelque temps au voisinage d'un sel radifère devient elle-même
radioactive[94]. Dans notre première publication à ce sujet, nous nous
sommes attachés à prouver que la radioactivité, ainsi acquise par des
substances primitivement inactives, n'est pas due à un transport de
poussières radioactives qui seraient venues se poser à la surface de ces
substances. Ce fait, actuellement certain, est prouvé en toute évidence
par l'ensemble des expériences qui seront décrites ici, et notamment par
les lois suivant lesquelles la radioactivité provoquée dans les
substances naturellement inactives disparaît quand on soustrait ces
substances à l'action du radium.
[94] M. et Mme CURIE, _Comptes rendus_, 6 novembre 1899.
Nous avons donné au phénomène nouveau ainsi découvert le nom de
_radioactivité induite_.
Dans la même publication, nous avons indiqué les caractères essentiels
de la radioactivité induite. Nous avons activé des lames de substances
diverses, en les plaçant au voisinage de sels radifères solides et nous
avons étudié la radioactivité de ces lames par la méthode électrique.
Nous avons observé ainsi les faits suivants:
1º L'activité d'une lame exposée à l'action du radium augmente avec le
temps de l'exposition en se rapprochant d'une certaine limite, suivant
une loi asymptotique.
2º L'activité d'une lame qui a été activée par l'action du radium et qui
a été ensuite soustraite à cette action disparaît en quelques jours.
Cette activité induite tend vers zéro en fonction du temps, suivant une
loi asymptotique.
3º Toutes conditions égales d'ailleurs, la radioactivité induite par un
même produit radifère sur diverses lames est indépendante de la nature
de la lame. Le verre, le papier, les métaux s'activent avec la même
intensité.
4º La radioactivité induite sur une même lame par divers produits
radifères a une valeur limite d'autant plus élevée que le produit est
plus actif.
Peu de temps après, M. Rutherford publia un travail, duquel il résulte
que les composés du thorium sont capables de produire le phénomène de la
radioactivité induite[95]. M. Rutherford trouva pour ce phénomène les
mêmes lois que celles qui viennent d'être exposées, et il découvrit en
plus ce fait important, que les corps chargés d'électricité négative
s'activent plus énergiquement que les autres. M. Rutherford observa
d'ailleurs que l'air qui a passé sur de l'oxyde de thorium conserve
pendant 10 minutes environ une conductibilité notable. L'air qui est
dans cet état communique la radioactivité induite à des substances
inactives, surtout à celles chargées négativement. M. Rutherford
interprète ses expériences en admettant que les composés du thorium, et
surtout l'oxyde, émettent une _émanation radioactive_ particulière,
susceptible d'être entraînée par les courants d'air et chargée
d'électricité positive. Cette émanation serait la cause de la
radioactivité induite. M. Dorn a reproduit, avec les sels de baryum
radifères, les expériences que M. Rutherford avait faites avec de
l'oxyde de thorium[96].
[95] RUTHERFORD, _Phil. Mag._, janvier et février 1900.
[96] DORN, _Abh. Naturforsch. Gesell. Halle_, juin 1900.
M. Debierne a montré que l'actinium provoque, d'une façon extrêmement
intense, l'activité induite des corps placés dans son voisinage. De même
que pour le thorium, il se produit un entraînement considérable de
l'activité par les courants d'air[97].
[97] DEBIERNE, _Comptes rendus_, 30 juillet 1900; 16 février 1903.
La radioactivité induite se présente sous des aspects très variés, et
quand on produit l'activation d'une substance au voisinage du radium à
l'air libre, on obtient des résultats irréguliers. MM. Curie et Debierne
ont remarqué que le phénomène est, au contraire, très régulier quand on
opère en vase clos; ils ont donc étudié l'activation en enceinte
fermée[98].
[98] CURIE et DEBIERNE, _Comptes rendus_, 4 mars 1901.
_Activation en enceinte fermée._--La radioactivité induite est à la fois
plus intense et plus régulière quand on opère en vase clos. La matière
active est placée dans une petite ampoule en verre _a_ ouverte en _o_
(_fig._ 11) au milieu d'une enceinte close. Diverses plaques A, B, C, D,
E placées dans l'enceinte deviennent radioactives au bout d'un jour
d'exposition. L'activité est la même, quelle que soit la nature de la
plaque, à dimensions égales plomb, cuivre, aluminium, verre, ébonite,
cire, carton, paraffine. L'activité d'une face de l'une des lames est
d'autant plus grande, que l'espace libre en regard de cette face est
plus grand.
Si l'on répète l'expérience précédente avec l'ampoule _a_ complètement
fermée, on n'obtient aucune activité induite.
Le rayonnement du radium n'intervient pas directement dans la
production de la radioactivité induite. C'est ainsi que, dans
l'expérience précédente, la lame D, protégée du rayonnement par l'écran
en plomb épais PP, est activée autant que B et E.
[Illustration: Fig. 12.]
La radioactivité se transmet par l'air de proche en proche depuis la
matière radiante jusqu'au corps à activer. Elle peut même se transmettre
au loin par des tubes capillaires très étroits.
La radioactivité induite est à la fois plus intense et plus régulière,
si l'on remplace le sel radifère activant solide par sa dissolution
aqueuse.
Les liquides sont susceptibles d'acquérir la radioactivité induite. On
peut, par exemple, rendre radioactive l'eau pure, en la plaçant dans un
vase à l'intérieur d'une enceinte close qui renferme également une
solution d'un sel radifère.
Certaines substances deviennent lumineuses, quand on les place dans une
enceinte activante (corps phosphorescents et fluorescents, verre,
papier, coton, eau, solutions salines). Le sulfure de zinc
phosphorescent est particulièrement brillant dans ces conditions. La
radioactivité de ces corps lumineux est cependant la même que celle d'un
morceau de métal ou autre corps qui s'active dans les mêmes conditions
sans devenir lumineux.
Quelle que soit la substance que l'on active en vase clos, cette
substance prend une activité qui augmente avec le temps et finit par
atteindre _une valeur limite_, toujours la même, quand on opère avec la
même matière activante et le même dispositif expérimental.
_La radioactivité induite limite est indépendante de la nature et de la
pression du gaz qui se trouve dans l'enceinte activante_ (air,
hydrogène, acide carbonique).
_La radioactivité induite limite dans une même enceinte dépend seulement
de la quantité de radium qui s'y trouve_ à l'état de solution, et semble
lui être proportionnelle.
_Rôle des gaz dans les phénomènes de radioactivité induite.
Émanation._--Les gaz présents dans une enceinte qui renferme un sel
solide ou une solution de sel de radium sont radioactifs. Cette
radioactivité persiste si l'on aspire les gaz avec une trompe et qu'on
les recueille dans une éprouvette. Les parois de l'éprouvette deviennent
alors elles-mêmes radioactives, et le verre de l'éprouvette est lumineux
dans l'obscurité. L'activité et la luminosité de l'éprouvette
disparaissent ensuite complètement, mais fort lentement, et l'on peut au
bout d'un mois constater encore la radioactivité.
Dès le début de nos recherches, nous avons, M. Curie et moi, extrait en
chauffant la pechblende un gaz fortement radioactif, mais, comme dans
l'expérience précédente, l'activité de ce gaz avait fini par disparaître
complètement[99].
[99] P. CURIE et Mme CURIE, _Rapports au Congrès de Physique_, 1900.
Ainsi, pour le thorium, le radium, l'actinium, la radioactivité induite
se propage de proche en proche à travers les gaz, depuis le corps actif
jusqu'aux parois de l'enceinte qui le renferme, et la propriété
activante est entraînée avec le gaz lui-même, quand on extrait celui-ci
de l'enceinte.