CONCLUSIONS

L'examen des spectres magnétiques des rayons $ qui ont été étudiés dans ce travail présente un ensemble de faits expérimentaux intéressants par les interprétations théoriques que l’on peut en faire dans le cadre de la théorie de Bohr sur la structure atomique.

Avant de conclure sur les résultats de mes expériences, en ce qui concerne le spectre de ligne, le fond continu et les rayons 8 de grande vitesse, je rappellerai très brièvement l'essentiel de la théorie de l’atome de Bohr ainsi que les théories proposées par d’autres auteurs pour l'explication des spectres de rayons £.

Schéma de l’atome de Bohr. — D’après Bohr, l’atome est considéré comme un système planétaire constitué par un noyau positif central de petites dimensions possédant la presque totalité de la masse gravifique de l'atome, autour duquel une série d’électrons chargés négativement, parcourant des orbites déterminées par l'attraction du noyau. Ces orbites sont en nombre limité et elles sont déterminées par les lois de la mécanique quantique.

Les atomes radioactifs, qui sont parmi les éléments à poids atomiques élevés, ont la propriété de se désintégrer spontanément pour une cause encore inconnue : leur noyau devient le siège d’une véritable explosion avec expulsion de particules « ou 6 et, dans la majorité des cas, émission d’un rayonnement magnétique y.

Théories d’Ellis et de Lise Meitner. — Rutherford émit, un des premiers, l'hypothèse qu’une relation existait entre

l'émission des rayons 6 et celle des rayons y qui se manifestent lors de la même transformation radioactive. Les théories les plus récentes sur l'émission des radiations des corps radioactifs sont celles d'Ellis et de Lise Meitner. Je les résumerai ici très brièvement (f) :

D'après Ellis, le spectre de rayons B d'un radio-élément, peut être divisé en deux parties : le spectre de lignes et le spectre continu, qu'il considère comme phénomène principal.

Pour Ellis, le spectre de lignes est d'origine entièrement secondaire ; lors de la désintégration radioactive, le noyau émettrait diverses radiations y monochromatiques qui se convertiraient en rayons Ê par choc sur les électrons périphériques, suivant la loi photo-électrique d'Einstein.

E (énergie de l’électron) = Av — W (où Av est l'énergie du rayon y excitateur et W le travail d'extraction du niveau). Ellis interprète le fond continu qui accompagne les spectres de lignes comme provenant des électrons de désintégration proprement dits expulsés par le noyau avec des vitesses réparties entre des limites assez larges.

Pour cet auteur, l'émission de rayons y primaires aurait heu avant l'émission des électrons nucléaires, de telle sorte que le spectre de ligne serait caractéristique de l'atome non transformé.

De son côté, Lise Meitner établit tout d'abord une analogie entre les transformations radioactives « et les transformations &, en montrant que les deux peuvent être liées à une émission y nucléaire, l'émission, d’après cet auteur, serait précédée par l'explosion de la particule « ou 8. Dans ce cas, le spectre de lignes serait caractéristique de l'atome transformé et le fond continu serait dû à la dégradation du quantum y pareffet Compton.

(*) Pour avoir l'exposé détaillé de ces théories, voir J. Taisaun, Thèse de Doctorat, p. 103.

Théorie de J. Thibaud sur la désintégration radioactive. — Après avoir étudié d’une façon très approfondie les spectres photoélectriques des familles du radium et du thorium, J. Thibaud (1) attribue, comme Ellis, une origine secondaire à la plus grande partie du spectre de lignes, mais, au contraire d'Ellis, et se rapprochant par là du point de vue de Lise Meitner, il attribue la formation du fond continu, qui se manifeste d’après lui principalement à la suite des lignes les plus intenses du spectre, au processus de dégradation du quantum y par effet Compton et considère l'émission de rayons y comme postérieure à l'émission de la particule.

D'après Thibaud, la désintégration radioactive se présenterait donc de la façon suivante : tout d’abord expulsion d’une particule « ou £ très rapide par le noyau ; il en résulte une certaine perturbation dans la structure du noyau, puis un réarrangement des constituants nucléaires avec passage d'électrons de niveaux nucléaires d'énergie moindre à des niveaux nucléaires d'énergie supérieure, et, par conséquent, émission d’une série de rayons y suivant les lois du rayonnement quantique. Ces rayons y donneront l’émission du spectre de lignes $ par effet photoélectrique sur les électrons périphériques de l'atome transformé. Enfin, un certain nombre de rayons y diffusés par effet Compton avec dégradation quantique, dans les couches périphériques des atomes et réabsorbés photoélectriquement donnent naissance au fond continu. Les rayons £ primaires proprement dits (électrons nucléaires de désintégration), constitueraient la partie extrème du spectre vers les grandes vitesses.

Discussion de ces théories. Essai d’interprétation du spectre magnétique f des corps radioactifs. — Après avoir donné ce bref résumé des principales théories actuelles sur le rayonnement £ des corps radioactifs et le mécanisme de la désin-

(1) d. Tuimsaun, Thèse de Doctorat, pp. 102-116.

AR OETS

CONTRIBUTION À L'ÉTUDE DES RAYONS f 65

tégration, je reprendrai l'examen du spectre magnétique de rayons £ tel que je l'ai étudié dans le présent travail.

Trois phénomènes principaux apparaissent dans l'étude des spectres de rayons 8. Ces trois phénomènes apparaissent pour tous les corps radioactifs étudiés dans ce travail, radium B + C, mésothorium 2 et thorium B + C. Seul le radium E ne possède pas de spectre de lignes et l'émission 8 de ce corps consiste uniquement en un fond continu intense à limites de vitesses assez étendues, accompagné d’un rayonnement Ê très rapide.

En ce qui concerne l'émission du spectre de lignes, je partage l'opinion d’Ellis et de Thibaud, c'est-à-dire que toutes les lignes importantes de ces spectres sont d’origine secondaire, dues à la conversion de rayons y dans les diverses orbites électroniques suivant la loi photoélectrique d’Einstein.

D. K. Yovanovitch et moi, nous avons montré que l'effet . Compton qui, d’après Thibaud et L. Meitner, explique la formation du fond continu, peut également expliquer l'existence des rayons 6 de très grande vitesse ({): Dans un récent travail (?), Mme Curie a étudié d'une façon très approfondie l’aspect que doivent présenter des fonds continus ou des bandes continues dans les spectres £ obtenus soit à l'appareil direct, soit à l’appareil à foyer, lorsqu'ils sont dus à l'effet Compton. Les courbes étudiées par Mme Curie montrent qu'il doit y avoir nécessairement accumulation d'énergie au début de la bande pour l’énergie maximum de celle-ci. Or, l’étude photométrique de la bande principale du radium E faite par A. Proca au laboratoire Curie montre, comme nous l’avons vu, une frange régulière jusqu'à un maximum situé vers 400 000 volts, puis une décroissance et un évanouissement vers 100000 volté, résultats vérifiés, d’ailleurs, par le récent travail d’Ellis et Wooster. Il n’y a

(1) Yovanoviren. 7'hèse Doctorat.

(2) Mme Curie. J. de Phys. et le Rad., 1926, p. 97.

donc pas accord avec une interprétation par effet Compton, rendue invraisemblable, d’ailleurs, par la très faible quantité de rayons y émis par le Ra E,

Il semble donc que dans ce cas, suivant l’opinion d’Ellis, le fond continu est dû à l’émission des électrons nucléaires de désintégration du radium E, sortant de l'atome avec des vitesses variant entre des limites étendues.

Si maintenant on examine attentivement certains clichés originaux des spectres de radium B + ( obtenus avec le grand appareil à déviation directe, et qui sont particulièrement appropriés à donner l'aspect fidèle de l’ensemble du fond continu, on voit que l'aspect général de la distribution d'intensilé du fond continu dans le spectre du radium B + C correspond assez exactement à l'aspect du fond continu du radium E, c'est-à-dire une bande principale ‘commençant vers 2.800.000 volts, croissant progressivement jusqu'à un maximum mal déterminé pour décroître ensuile régulièrement vers les régions de moindre vitesse. Sur cette distribution viennent se superposer certains effets dus à la dégradation par effet Compton, principalement pour les raies très fortes du spectre de lignes, exactement comme Thibaud l’a remarqué pour ses spectres photoélectriques. L'examen des clichés des spectres naturels du radium B + C obtenus à l'appareil à foyer m'a apporté également confirmation de cette opinion, il y a donc, selon moi, dans la formation du fond continu, superposition de deux phénomènes : émission d’électrons nucléaires de désintégration entre des limites de vitesses très étendues et dégradation quantique du rayonnement y par effet Compton à la suite des lignes très fortes du spectre.

L'examen de l’ensemble du spectre naturel du mésothorium 2 obtenu à l'appareil direct montre à peu près le même aspect sur les clichés que j'ai examinés : le fond continu principal débute vers HR = 6 800, c’est-à-dire vers 15,9 X 10° volts, augmente d’intensité jusque vers un maximum

mal délimité et décroit ensuite progressivement, persistant jusque vers 80 000 volts.

Pour le Th B + C, il en estde même, avec manifestation des phénomènes de dégradation quantique.

A ce sujet, Je rappellerai encore ici la remarque faite par Mme Curie dans son travail, disant que « les mesures récentes de la charge des rayons 8 du Ra B et du Ra C ont fait connaitre la distribution du spectre continu de ces corps en fonction du produit HR, et que le nombre total de rayons correspond à l'émission d’un peu plus qu'un électron par atome détruit, l'excès étant de 10 à 25 o/o; qu'ainsi il est possible que ce spectre continu comprenne les électrons primaires accompagnés de photo- électrons et d'électrons de choc » Ke

Rayons £ de très grande vitesse. — Au sujet des rayons B de très grande vitesse, il est difficile de se prononcer actuellement sur leur origine, étant donnée la grande faiblesse des impressions photographiques obtenues. Par exemple, pour le Mes. Th2, la distribution d'intensité obtenue semblerait favorable à une interprétation par effet Compton (?). Par contre, la bande de rayons £ très rapides du Ra B + C obtenue sur le meilleur cliché des radiations rapides ne semble pas présenter l’aspect dû à la dégradation quantique du rayonnement y. Il en est de même pour le groupe trés rapide de 10 600 000 volts du Th B + C que Thibaud a pu photométrer.

Il est impossible de se prononcer actuellement d’une façon absolue sur ce point. Je signalerai simplement encore que Pexistence de rayons y de très haute énergie, dépassant 6 000 000 volts, a été signalée par Kolhœærster (*) et que de telles radiations y sont du même ordre d'énergie que les rayons de grande vitesse cités dans ce travail.

(:) Mme Curie, loc. cit, p. 107.

(2) Yovaxoviren, 7'hèse de doctorat.

() Voir à ce propos le travail de Worr, Phys. Zeil., 1926,

Mécanisme d’une transformation radio-active. — Il est évidemment difficile de se faire une idée exacte, dans l’état actuel de nos connaissances, sur le mécanisme d’une transformation radio-active par émission de rayons £. Je pense, toutefois, que le fait initial est l'expulsion hors du noyau d'un électron qui peut, dans certains cas, atteindre une très grande énergie ; ces électrons nucléaires de désintégration sortiraient de l’atome avec des vitesses comprises entre des limites extrêmement étendues, la majeure partie de cette émission constituaut le fonds continu principal des corps radio-actifs. Lors du réarrangement de la structure nucléaire, il y aurait émission de différents rayons y donnant d’une part le spectre de lignes par choc sur les électrons périphériques de l’atome transformé, d'autre part par effet Compton, des effets se superposant, dans certains cas, au fond continu.

Remarque à propos du ralentissement des rayons £ par la matière. — Comme nous l’avons vu, le ralentissement prévu pour les rayons £ par la formule de Bohr est un peu trop grand. La formule calculée par Bohr à partir d’hypothèses simples se rapporte à la perte d'énergie de l’électron lors de ses chocs avec les électrons périphériques des atomes. Tout se passe donc comme si le nombre des électrons périphériques prévus par Bohr et par conséquent le nombre de chocs subis par l’électron était un peu trop grand. Des résultats expérimentaux plus précis permettraient sans doute de modifier utilement la formule de Bohr pour qu’elle puisse rendre compte du phénomène. Peut-être, par exemple, en la multipliant par un facteur constant compris entre 0,7 et 0,9.

Remarque générale. — Dans les conclusions de ce travail, j'ai présenté quelques simples remarques et suggestions basées sur l'examen des faits expérimentaux en relation avec les théories les plus actuelles sur l'émission des rayons Ê par les corps radio-actifs. J'espère que ces quelques pages auront

réussi à montrer le grand intérêt théorique que présentent

ces questions, en révélant les prodigieuses énergies qui sont

mises en jeu lors des transformations radio-actives, en donnant quelques aperçus et en suggérant quelques hypothèses sur la structure intime de ce monde mystérieux l’atome, et de son noyau plus mystérieux encore.

Je voudrais, en terminant, adresser à Mme Curie l’hommage de ma profonde reconnaissance, à Mme Joliot-Curie, à M. Debierne et à M. Holweck mes plus vifs remerciments pour l’affectueux intérêt qu'ils ont porté à mon travail, et les précieux conseils qu’ils m'ont donnés; au personnel de l'atelier l'expression de ma gratitude pour l’habileté déployée dans la construction de mes appareils.

Je-voudrais surtouttémoigner ici mon attachementau laboratoire Curie tout entier. J'y ai rencontré de véritables amis, et parmi eux tout particulièrement D. K. Yovanovitch, qui m'a si affectueusement aidé dans mon travail, et m'a fourni de puissantes sources radio-actives.

Je voudrais enfin exprimer le regret profond que des raisons de santé aient interrompu le cours de mes recherches dans une atmosphère aussi sympathique, et souhaiter de pouvoir bientôt le reprendre pour compléter et étendre encore mes recherches sur les rayons £ (1).

(:) En raison de l’absence forcée de mon camarade et ami Jean d’Espine, due aux raisons de santé auxquelles il fait allusion ci-dessus, Je me suis chargé de la mise au point de son manuscrit et des corrections de ses épreuves, à Paris. J'espère avoir suivi fidèlement sa pensée en effectuant quelques changements dans le texte original. La nécessité de publier rapidement un travail qui était terminé depuis longtemps déjà, m’a seule, amené à me substituer à mon ami pour ces légères modifications ou suppressions, et je le prie de me donner, à ce sujet, toute son indulgence.

Georges Fournier, docteur ès sciences.

P. S. — La mort de Jean d’Espine est survenue à Leysin quelques jours à peine après que j'écrivais ces lignes. La lecture

du présént ouvrage montrera Éhbreu gr nde que nous avons tous s profondément ressentie.

i “4 Ye VE : DE Remarque. — Nous aurions voulu reproduire ici un nd

clichés des rayons £ rapides du Th B + (if obtenus à l’a direct, dont l’un, notamment, très bon sur lequel le jé rapides étaient nettement visibles. Malheureusement, ant «

1 = Je laboratoire Curie depuis longtemps, il ne nous a pas été po à 4 | sible, à notre très grand regret, de retrouver ce cliché que n D: avions obtenu il y a plusieurs a années, ;\i MENT) SNR

DAY, 2 L , ri CA : V7 «2 Ha f t s Le

4 ; SF Na SA

We us TT à HU : ( ue nt 15 ‘ o ’ "a de # “ l P \ LI Po

*. A Mesh > fi { R r “ vs PA * 4 k au à Ê

ht à. f

\ Ve “ “#e