CHAPITRE IV

Spectre magnétique des rayons £ du thorium B + C. (En collaboration avec D. K. Yovanovitch).

Aperçu historique. — Parmi ceux qui étudièrent le spectre magnétique des rayons & du thorium B + C il convient de citer en premier les auteurs allemands ({). Plus récemment, L. Meitner fit paraître un très intéressant travail pour prouver l'existence d’un rayonnement £ primaire du thorium B (?). Ellis étudia par la méthode focale habituelle les rayons & du spectre naturel du thorium C + D et trouva toute une série de lignes comprises entre les énergies 0,254 X 10° volts et 8,02 X 10° volts (3). Il déduisit plusieurs rayons y de ce spectre naturel, jusqu’à l'énergie de 654 000 volts. L. Meitner étudia aussi les rayons £ du Th C + C" et montra, par l’emploi de l'appareil à déviation directe, l'existence d’une bande de rayons 6 rapides comprise entre les valeurs HR — 5 460 et HR — 4960 (‘). L. Meitner déduisit aussi du spectre - naturel du Th C + C" plusieurs rayons +.

(!) Voir O. vox Bæyer, Analyse des spectres magnétiques des rayons. 8 des éléments radioactifs, Jahrb. Rad, u. Elektr., 1914, p. 66.

() L. Merrner, Spectres des rayons 8 des substances radioactives, Z. S. fur Phys., IX, 3, 1922.

() Euus, Proc. Roy. Soc., avril 1922, p. 1.

() L. Merrner, Sur les spectres des rayons Ê et leur rapport avec le rayonnement X. Zs. f. Phys., cahier 11, p. 35, 1922. Voir aussi J. Taisaun, Thèse, p. 18 et 71.

Pohlmeyer explora l’ensemble du spectre des rayons 8 du Th B + C par une méthode d'ionisation au moyen de laquelle il admit la limite extrème du spectre vers HR = 100):

Le travail le plus récent sur le spectre magnétique des rayons $ du Th B + C est celui de Black(!). Dans ce travail Black, utilisant la méthode focale habituelle, mesurait le champ magnétique d’après les lignes très fortes étalons du radium B. Il attribua ainsi notamment aux deux lignes très fortes du Th B les valeurs HR — 1 398 et HR — 1 764. Pour le Th B il délimita 17 lignes comprises entre les valeurs HR = 835 et HR — 2095. Pour le Th C + D :il détermina 4o lignes comprises entre les valeurs HR — 541 et HR = 10 380.

De ces spectres naturels Black déduisit plusieurs radiations y en bon accord avec certains résultats trouvés déjà précédemment par d’autres auteurs. Il cita notamment pour le Th C l'existence de trois rayonnements principaux compris entre 74 000 volts et 300 000 volts. Pour le Th C + D, Black donna une liste de 11 radiations entre les limites de 41 000 volts et 2 650 000 volts. Black put même proposer un système de niveaux nucléaires allant jusqu’à 660 000 volts, rendant compte d'une manière satisfaisante de 8 de ces rayonnements y. Cette classification est en bon accord avec celle déja suggérée par Ellis. Black signala l'absence de lignes dans la région du spectre comprise au-dessus de 1 000 000 de volts, et mentionna dans cette région l'existence d’un fort fond continu cessant vers 2 200 000 volts.

Au delà de ce fond continu, Black signala l’existence d’un groupe de lignes de haute énergie semblant dû au rayonnement y de 2650 000 volts.

(5) Ponzueyer, Zs. f. Phys., t. 28, 1924, p. 216.

(1) Back. Spectres de rayons p des produits de désintégration du thorium. Proc. Roy. Soc., séries A, vol. CIX, 1er Séptorabre 1929, p. 166.

hl JEAN D ESPINE

Tout récemment Thibaud explora aussi les régions de très grandes vitesses du spectre naturel du Th B + C et trouva dans ce domaine de très intéressants résultats. Nous reviendrons sur ce travail un peu plus loin. Les spectres photoélectriques du Th B + C furent étudiés également par Mhi= baud qui put démontrer d’une façon certaine l'existence des principaux rayonnements y déduits des spectres naturels par d’autres auteurs. Pour être complet mentionnons que Thibaud a pu vérifier l’existence de un ou deux de ces rayonnements directement par diffraction cristalline, notamment pour la radiation + très forte de 238 000 volts du Th B.

Dispositif expérimental. — Pour l'étude du spectre des rayons & du Th B + C, nous avons utilisé simultanément le petit appareil à déviation directe en aluminium et l'appareil à foyer également en aluminium. Les sources radio-actives étaient des fils d'argent activés dans l'émanation du thorium ;.elles étaient équivalentes à environ 10 mg. de radium élément. Les poses étaient faites dans un vide de l’ordre de 1/100€ de millimètre. Le champ magnétique était mesuré en prenant comme étalon la raie très forte du Th B de HR — 1 398.

Ensemble du spectre des rayons £ du Th B + C. — Intensité des raies et fond continu. — Sur les clichés obtenus à l’appareil à déviation directe montrant l’ensemble du spectre du Th B+C, le fond continu principal débute par une bande continue fortement marquée, déjà signalée par de précédents auteurs (Comme nous l'avons vu, la limite supérieure de ce fond continu est de 2200000 volts, d’après le travail de

Black).

Vers les régions de plus faibles vitesses, le fond continu

tout en étant d’une intensité moins grande reste cependant encore nettement appréciable sur nos clichés. Dans cette

région de plus basse énergie apparaissent les principales

lignes du Th B et du Th C, notamment les deux lignes très fortes du Th B de HR — 1 398 et HR — 1 764 (voir cliché I, planche IV). Ces deux lignes qui apparaissent sur les clichés avec une remarquable netteté, présentent par leur position dans le spectre et leur intensité une assez frappante analogie avec les trois lignes très fortes du radium B. Sur nos clichés obtenus avec l'appareil direct, le maximum d'intensité du fond continu doit se situer dans la bande continue fortement marquée, sans qu'il soit possible de fixer ce maximum en un point très précis de cette bande ().

Mesure de quelques raies fortes du Th Bet du Th C. — Avec l'appareil à foyer nous avons pu prendre plusieurs clichés de la région des lignes fortes du Th B et du Th C. Ces lignes fortes sont d’une grande netteté et permettent de ce fait des mesures très précises. Nous avons rassemblé les valeurs obtenues dans le tableau suivant, en les comparant aux valeurs de Black.

TaBLEAU V

Lignes fortes de rayons du Th. B. et du Th. C + D.

HR de YovanovircH

et d'EsPine Observations HAE ro (appareil à foyer) 1820 Raie assez forte du -[Th. B. 1820 1704 Raie très forte du Th.B. 1704 1704 Raie d'intensité moyenne Th. B. 1701 1606 Raie d'intensité moyenne-düu:Th. C'+. D. 1604 1398 Raie très forte du Th.

B. étalon 1398 659 Raie assez forte du FhiCe 658

(:) Il serait d’un grand intérêt de faire une étude photométrique détaillée de cette bande continue.

Remarque.— Dans son travail Black donne comme ordre de précision de ses mesures la valeur 1/250® ; la remarquable concordance de nos valeurs avec celles de Black, montre que la précision de la valeur des raies énumérées dans ce tableau, est certainement très supérieure à 1/250€. Notamment les valeurs relatives des deux raies très fortes du Th B, sont cer-

tainement exactes à 1/1000€ près.

Rayons £ de grandes vitesses du Th B +C

Résultats obtenus à l’aide de l’appareil à déviation directe. — En utilisant l'appareil à déviation directe en aluminium, nous avons décelé trois groupes de rayons 8 de grandes vitesses, deux groupes faibles de HR— 11 000 et HR— 18000 et un groupe très faible vers HR —/40 000 (!). Là encore l’emploi de feuilles minces d'aluminium mises sur la plaque photographique se révéla très utile pour faire apparaître ces radiations faibles sur les clichés.

Autres résultats. — Peu après la publication de ces résultats, Black signalait un groupe de rayons £ de grande vitesse de HR — 10080, HR = 10340 et HR — 10 380 (?) décelé avec un appareil à foyer. Ce résultat est en bonne concordance avec notre groupe HR = 11000 pour lequel la préci-

(1) Dans deux publications précédentes, aux C. R. du 19 février 1925 et dans le Journal de Physique de juin 1927, p. 280, nous avions signalé ce groupe très rapide de HR = 40000 comme probable car le temps nous avait manqué pour prouver son existence d’une façon définitive d'après nos clichés. Le fait qu'il a été retrouvé par Thibaud, comme nous le signalons ci-après, permet d'affirmer son existence d’une façon certaine.

(?) Nos résultats furent publiés dans les Comptes rendus de l’Académie des Sciences du 19 février 1925. Le résultat de BLack parut dans le numéro du 13 février 1925, p. 34, du journal anglais Vature.

Voir aussi l’article de BLack paru dans Proc. Roy. Soc., séries À, t. 109 (rer septembre 1925), p. 166.

cision est relativement faible (Black signale aussi l'existence d'un fort fond continu s'étendant jusque vers 2,2 X 10 volts).

Nous avons également repris l'étude de ces rayons $ rapides avec l'appareil à focalisation, en aluminium, qui nous a montré l'existence de la raie de HR — 10080 avec un faible doublet vers HR — 10350. Nous avons également trouvé, avec cet appareil à foyer, que le fond continu principal cesse vers HR — 8600 et qu'un fond continu très faible persiste jusque vers HR — 13000. Au delà, les clichés semblent porter l'indication de radiations très faibles jusque vers HR = 20 000. Toutefois, nous n'avons pu poursuivre notre étude pour avoir une preuve décisive sur ce dernier point.

Le temps nous a manqué également pour étudier avec cet appareil à foyer la région de très grandes vitesses du spectre comprise au-dessus de HR — 20000.

Tout récemment J. Thibaud a exploré la région de grande vitesse du spectre naturel du Th B+C en employant un appareil à déviation directe d'assez grandes dimensions et une source de mésothorium dans un tube de verre mince. Il utilisait de forts champs magnétiques compris entre 2000 et 4,000 gauss. Le groupe de grande vitesse trouvé par nous de HR — 40000 environ, de 11000000 de volts a été retrouvé par Thibaud valant HR — 37200 et de 10600000 volts. Il a réussi, avec les champs magnétiques cités ci-dessus, à déplacer sur ses clichés ce groupe très rapide de 10600000 volts de 2 à 5 mm. de la raie centrale y. Ce résultat est une confirmation très intéressante et très importante de notre groupe de rayons très rapides et, d’après ses clichés, J. Thibaud a pu photométrer l’aspect de cette raie très rapide et lui a trouvé une répartition d'intensité à peu près semblable au schéma ci-contre (fig. 7) :

Ce fait est du plus haut intérêt et sera repris dans les conclusions théoriques de ce travail. Les rayons Ê de ce groupe très rapide du Th B + C sont donc animés de /a plus grande

h8 JEAN D'ESPINE

vilesse matérielle connue jusqu'à ce jour, environ de 999 millièmes de la vitesse de la lumière.

Thibaud a trouvé sur ses clichés l'indication d'un autre groupe encore plus rapide de 15 700 000 volts, groupe PERS ble dont il n’a pu faire la preuve certaine.

Enfin les deux groupes plus lents trouvés par D. K. Yovanovitch et par moi de HR — 11000 et HR — 18 000 ont été retrouvés par J. Thibaud pour les valeurs de HR — 10 500 et HR — 16 700 ; le premier est le groupe, aussi retrouvé par Black des trois lignes HR — 10080, 10 340 et 10 380 avec l'appareil à foyer.

Frot

Comme nous l’avons déja mentionné, les résultats antérieurement connus étaient ceux de L. Meitner, qui, avec un appareil à déviation directe, avait trouvé l'existence d’une bande de rayons rapides du thorium C + C'de HR = 5 460 (!) et ceux de Pohlmeyer, qui, par une méthode d’ionisation, admettait la limite extrême du spectre vers HR — 7 000 (?). Ce dernier utilisait des sources extrêmement faibles, équivalentes à 1 mgr. de radium-élément.

Nous avons groupé ces différents résultats dans le tableau suivant :

(1) L,.Merrner, Zis fo Phys., 414, 4922; p.035 () Ponzmeyer, Zts. f. Phys., t. 28, 1924, p. 216.

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5o JEAN D'ESPINE

Remarque. — I est intéressant de constater l'existence de la raie HR — 8300 signalée par nous comme probable sur le fond continu dans cette région. En effet, Black signalait qu'il n'avait pas pu déceler des lignes dans cette région de fort fond continu, ou du moins, disait-il, s'il en existe, elles sont certainement très faibles. L'existence de la radiation y de très haute énergie de 2 650 000 volts attribués par Black au Th D incite à supposer que le système de niveaux nucléaires proposé par lui jusqu’à 660000 volts pourrait peut-être se prolonger jusqu’à cette radiation y de haute énergie. Il serait donc du plus haut intérêt de pouvoir déceler plusieurs groupes de lignes dans la région de fond continu intense ; ces lignes permettraient peut-être, par les valeurs de l'énergie des rayons y qu’on en pourrait déduire, de vérifier cette hypothèse.

On voit par là l’intérêt qui s'attache à l’étude de la région rapide du spectre du Th B + C, pour lequel, croyons-nous, il reste encore plusieurs découvertes à faire.

Quelques remarques générales sur l’ensemble de ces spectres magnétiques. — L'examen de l’ensemble de ces spectres magnétiques suggère deux remarques importantes :

1) L'existence de rayons Ê de grandes vitesses dans le spectre des corps radioactifs étudiés est d’un grand intérêt théorique, en nous montrant combien élevées sont les énergies qui sont mises en jeu lors des transformations radioactives : L'énergie de certains de ces rayons B est tout à fait du même ordre que celle des rayons x, qui s'élève à 8825 000 volts pour les rayons & du thorium C.

Peut-être, comme le faisait remarquer Thibaud, faut-il voir dans ces rayons B très rapides les électrons de désintégration (t).

Peut-être aussi ces rayons ® de grande vitesse ont-ils un

(1) J. Taimaun, Thèse, Paris, p. 115.

CONTRIBUTION À L'ÉTUDE DES RAYONS Ê Di

rapport avec l'effet Compton ; ce point a 616 récemment discutée par Mme Curie.

La discussion de ces hypothèses sera reprise un peu plus loin, dans la partie réservée aux conclusions théoriques de mon travail.

2) Il est intéressant de remarquer également la grande intensité que les fonds continus présentent par rapport aux spectres de lignes. Il est généralement admis maintenant que les lignes émises dans les spectres £ naturels sont d'origines secondaires et qu’elles sont dues aux rayons y accompagnant la désintégration radioactive, L'interprétation de ces fonds continus est certainement moins aisée. Je reprendrai également plus loin la discussion de ce point important en étudiant l’intéressante hypothèse de L. Meitner qui avait donné comme explication possible du fond continu des spectres naturels la diffusion quantique du rayonnement y.

(1) Mme Cure, J. Phys., t. 5, 1926, p. 97.