IV. — Éléments non classés

Vie moyenne inconnue, mais très supérieure à celle du thorium.

Pour se rendre compte de ce tableau, il faut se rappeler que les transformations radioactives se répartissent en deux classes : les unes se font avec émission de particules a qui ont la grandeur de l'atome d'hélium; les autres ont lieu sans émission de particules a. Dans toutes les transformations de la première catégorie, le poids atomique de l'atome résiduel

est plus petit que celui de l'atome primitif et la diminution doit être égale au poids atomique de l'hélium ou à un multiple exact de ce poids. Au contraire, il n'y a pas de changement de poids si l'émission ne comporte que des particules p ou des rayons f.

En examinant la nature du rayonnement propre à chaque substance radioactive dune famille donnée, on peut donc déduire le poids atomique de ces différentes substances du poids atomique de la substance mère. Dans la série uraniumradium, on trouve en effet que l'uranium a pour poids atomique 238,5 et le radium 226,5. Il existe donc entre ces deux corps une différence de 12 unités, ce qui représente 3 particules a ou trois atomes d'hélium dont le poids atomique est 4. Or l'expérience confirme en tous points cette déduction, car l'uranium émet deux particules a et l'ionium en émet une seule ').

Veut-on appliquer la même règle aux corps dérivés du radium, on trouve, en partant du radium dont le poids atomique est 226.5, ^^s poids suivants : Emanation 222,5 (premier dérivé du radium par perte d'une particule aj, ce qui est conforme à l'expérience; radium A 218,5 ; radium B 214,5 ; radium C 214,5; radium D 210.5; radium E 21.0,5; po^onium 210,5 ; et un terme inconnu 206,5 ^^^ ^^^ sensiblement le poids atomique du Plomb. Or une expérience entreprise à ce sujet semble prouver que ce dernier terme est bien du plomb ^).

On remarque que, parmi les termes de celte famille, plusieurs possèdent le même poids atomique. Chacun d'eux dérive de celui qui le précède à la suite d'un rayonnement p ou T qui ne modifie que les propriétés de l'atome. Ces corps sont donc des isomères.

') Debierxe, Sur les transformatio^is radioactives, p. 316. -') Debierne, op. cit., p. 316.

7- Quels sont les caractères généraux de la radioactivité? — Les transformations radioactives étudiées jusqu'à présent, d'une manière complète, sont toutes unilatérales : une substance active ne se transforme que d'une seule manière et ne donne naissance qu'à une seule espèce de matière. Mais il n'est nullement impossible qu'un corps radioactif subisse une désintégration atomique en deux directions différentes. A en croire certains ph3"siciens, il paraît que tel serait le cas du radium C ; ce corps engendrerait, à ia suite de son rayonnement, le radium C et le radium D. D'après d'autres, l'actinium lui-même tirerait son origine de l'uranium au même titre que l'uranium X ').

En second lieu, les transformations radioactives ne sont pas, bien qu'on leur donne souvent ce nom, de vraies transmutations d'éléments. « Les résultats de nombreux et pénibles travaux de laboratoire, nous ont appris, écrit Nernst, qu'il est impossible de transformer l'un en l'autre des poids égaux de matière, de nature différente. » Cette loi de non-transmutabilité reste toujours vraie ""). Aucun des corps, produits par la radioactivité, ne résulte de la transformation pure et simple d'une substance antérieure, mais bien d'une division, d'une désintégration atomique qui donne lieu à plusieurs substances. Le radium, par exemple, ne devient pas simplement de l'émanation ; mais il se décompose en deux substances : l'hélium qui constitue la particule a émise par rayonnement, et l'émanation ou le niton qui est la partie restante du radium allégé de sa particule a.

De plus, la formation des corps radioactifs se fait par la désintégration atonrique progressive de la substance mère ; celle-ci se simplifie par la perte successive d'éléments internes et constitutifs, mais aucun corps de cette échelle de simplification ne peut redevenir le corps dont il provient. Ainsi

1) Les progrès de la chimie c?i 1912, pp. Tl^-îll- Paris, Hermann, 1913.

2) Nernst, Traité de chimie gcjiér aie, i" partie, p. 8. Paris, Hermann, 191 1.

l'uranium 238,5 devient du radium 226,5 î celui-ci devient de l'émanation 222,5 ^^ finalement du polonium 210,5. Jamais le polonium ne se transforme en émanation, ni celle-ci en radium. En un mot, la radioactivité engendre des atomes légers aux dépens d'atomes lourds, et comme le dit M. Perrin : « Si le phénomène inverse est possible, si les atomes lourds se régénèrent, ce doit être au centre des astres, où la température et la pression devenues colossales favorisent la pénétration réciproque des n03'aux atomiques en même temps que l'absorption d'énergie » ').

En troisième lieu, la désintégration atomique causée par la radioactivité semble se différencier profondément des décompositions chimiques ordinaires. La chaleur, la lumière, un champ magnétique, une forte condensation ou une dilution considérable de la matière radioactive, c'est-à-dire le bombardement intense ou insignifiant de cette matière par des corpuscules a et P, n'exercent aucune influence sur les transformations radioactives. Aucun de ces agents n'en modifie ni l'intensité ni la vitesse, tandis qu'ils ont une influence souvent très appréciable sur les réactions chimiques ').

En quatrième lieu, la radioactivité révèle l'existence dans l'atome d'une somme énorme d'énergie en réserve. C'est à l'atome, en effet, que les corpuscules doivent emprunter cette colossale énergie potentielle qui leur fait parcourir des centaines de milliers de kilomètres à la seconde. Le radium nous en donne un bel exemple. D'après les expériences de M'"'' Curie et de M. Laborde, la transformation complète d'un gramme de radium produirait un dégagement de chaleur de 3 milliards de calories. Il est certain qu'aucune réaction chimique ordinaire ne dégage pareille quantité de chaleur.

Pour la généralité des physiciens, la radioactivité parait

1) Perrin, Les (liâmes, p. 277. Paris, Alcan, 1913.

■2) Perrix, of>. cit., p. 272. — Debierxe, Sur les transforjna fions radioiictives, pp. 323-326.

être aussi une propriété atomique : le corps, qui en est doué, la conser\'e quel que soit l'élément auquel il est associé. Le radium, par exemple, possède son pouvoir de rayonnement, dans les combinaisons où il est engagé, aussi bien qu'à l'état d'isolement.

Enfin, ajoutons encore que l'électron se montre toujours et partout identique à lui-même, quelles que soient les circonstances où il se manifeste, quelle que soit son origine. C'est toujours la même unité élémentaire ou son multiple que l'on trouve dans les gaz conducteurs, dans les phénomènes d'électrolvse, dans les rayons cathodiques, dans les radiations p des substances radioactives ').

8. L'atome chimique et le magnéton. — Suivant une théorie r.ouvelle, très en vogue actuellement, l'atome chimique ne serait pas seulement constitué d'atomes d'électricité ou électrons ; il comprendrait même des atomes de magnétisme ou magnétons.

Les recherches faites à ce sujet par P. Weiss ont porté sur un grand nombre de corps magnétiques, notamment sur le fer, le cobalt, le nickel, le clirome, le manganèse, le cuivre, le mercure, le vanadium et l'uranium. Or, il résulte de ces travaux que l'atome de chacun de ces corps possède un moment magnétique qui est toujours un multiple exact du moment magnétique élémentaire appelé magnéton. Les masses atomiques d'une espèce donnée possèdent un même nombre de ces unités élémentaires ; les atomes d'espèces chimiques différentes en contiennent des quantités difïérentes. On a pu constater la présence de onze unités magnétiques dans le fer et trois dans le nickel. Ce nombre, toutefois, n'est pas invariable ; il peut prendre des valeurs diverses pour un même

') L.\NCiEVl.\, Les gr.ihis d'électricU:, pp. 58 et suiv. — Herz, Les èases physico-chimiques de la chimie analytique, p. 48. Paris, Gauthier- Villars, 1909. — Rey, Les fondements objectifs de la notion d'électron (Revue philosophique, novembre 1913, février et avril, 1914).

atome chimique, d'après les conditions de température ou d'après les combinaisons dont il fait partie. Cependant, même dans ce cas, il existe toujours entre ces valeurs différentes un rapport rationnel et simple, c'est-à-dire un rapport défini entre l'unité et son multiple.

« On peut donc trouver, écrit P.Weiss, entre les moments magnétiques ') atomiques d'un même atome d'abord, une partie aliquote commune. On peut s'assurer ensuite que les parties aliquotes de différents atomes sont toutes les mêmes. Ce sous-multiple commun des moments atomiques a été appelé viagnétoii . Si l'on admet, ce qui paraît extrêmement vraisemblable, que ce moment magnétique élémentaire (ou magnéton) réside dans un substrat matériel qui possédera probablement une masse pesante, on peut dire : le magnéton est un élément constituant commun à un grand nombre d'atomes magnétiques et sans doute à tous » ^).

Les nouvelles recherches très récentes entreprises par A. Picard et Weiss sur des corps paramagnétiques, tels l'oxygène et l'oxyde azotique, sont une nouvelle vérification de la loi des nombres entiers ").

La théorie nouvelle possède donc déjà un vaste champ d'application, et l'on se demande à bon droit si elle ne pourrait pas être étendue aux atomes de toutes les espèces chimiques. La réponse n'est pas douteuse pour qui admet l'hypothèse de Ritz, d'après laquelle l'interprétation des lois des spectres en série suppose nécessairement l'existence, dans un même atome, d'aimants identiques, capables de se placer

') « On appelle « moment magnétique » d'un aimant le produit de lagrandeur de l'un de ses pôles par leur distance. Lorsqu'un corps possède plusieurs aimants parallèles, le moment magnétique résultant est la somme des momeuls magnétiques composants. » Cfr. Weiss, Les moments magyiêtiques des atomes et le magnéton, p. 333 (Les idées modernes). Paris, Alcan,

2) Wei-s, Les moments magnétigues des atomes et le magnéton, p. 354. — Cfr. Revue générale des Sciences, 30 janvier 191 3, p. 45.

■') \\ 'S.\%?>, Le magnéton (Revue générale desSciences,\^ janvier I9i4,pp. 12-24).

bout à bout. Ces spectres en série se présentent, non seulement dans les atomes magnétiques, mais dans un bon nombre d'atomes diamagnétiques '). Dans l'hypothèse où l'élément de Ritz s'identifierait avec le magnéton, il serait donc permis de regarder le magnéton comme un nouveau constituant universel de la matière, partout identique malgré la diversité spécifique des atomes chimiques. D'après les calculs, le magnéton serait plus gros que l'électron, mais beaucoup plus petit que l'atome du chimiste.

La nature de cette nouvelle unité élémentaire est encore très mystérieuse, « Est-il quelque chose de simple ? dit Poincaré.Non, répond-il, si l'on ne veut pas renoncer à l'hypothèse des courants particulaires d'Ampère ^) ; un magnéton est alors un tourbillon d'électrons, et voilà notre atome qui se complique de plus en plus » ^). Ampère, on le sait, ramenait les phénomènes magnétiques aux phénomènes électriques. Il admettait que les particules des aimants sont entourées de petits courants circulaires enchevêtrés dans toutes les directions. Pareils courants ne peuvent donner lieu à aucune action électromagnétique. Mais sous l'influence d'un aimant ou d'un courant énergique, ils s'orientent, prennent une position d'équilibre conformément aux lois de l'électrodynamique, et présentent des caractères magnétiques. Si l'on admet cette h5'"pothèse, la théorie nouvelle nous montre sous un jour nouveau la constitution électronique de l'atome chimique.

g. Que faut-il penser de cette théorie ?

A en croire des physiciens de marque, tel H. Poincaré, les rapports numériques découverts par P.Weiss dans l'étude des

1) Weiss, op. cit., p. 355.

2) BoUTY, La vérité scientifiiu'., p. 24.9. Paris, Flammarion, 1909. « L'hypothèse d'Ampère, vieille de près d'un siècle, a subi avec succès l'épreuve du temps. Elle subsistera dans ce qu'elle offre d'essentiel ». — Le Bon, L'évolution des forces, p. 130. Paris, Flammarion, 1908.

3) H. Poincaré, Les mppjrts de la matière et de l'éther, p. 361.

corps magnétiques ne peuvent être dus au hasard, mais il reste à se demander si l'iiypothèse du magnéton est la seule explication possible du fait. Quant à la théorie de Ritz, dont on se réclame pour étendre l'hypothèse de Weiss aux atomes de tous les corps chimiques, le physicien français la trouve artificielle et très audacieuse ; il reconnaît cependant que jusqu'ici elle est la seule théorie explicative de la loi des spectres en série ').

lo. L'atome chimique et les atomes d'énergie. —

Jamais la théorie atomiste ne fut plus en vogue qu'à l'heure présente. Après avoir introduit la discontinuité dans la matière perceptible par nos sens, et donné droit de cité à l'atome du chimiste, elle nous a représenté cet atome lui-même comme un monde très complexe où les électrons et les magnétons jouent un rôle prépondérant. Mais la théorie va plus loin. Non contente de fractionner la matière et de la réduire à ces sous-atomes d'électricité et de magnétisme, elle admet la discontinuité dans l'énergie elle-même. La théorie atomistique de l'énergie, appelée d'ordinaire théorie des quanta, fut inventée par Planck pour rendre compte du rayonnement des corps noirs et de la variation des chaleurs spécifiques avec la température. En fait, ces phénomènes soulèvent de grosses difficultés pour qui admet que les échanges d'énergie rayonnante se font toujours par degrés insensibles. A cette conception traditionnelle, Planck substitue l'hypothèse des échanges d'énergie par sauts brusques ').

Qu'il s'agisse d'échanges d'énergie entre la matière et l'éther, ou entre la matière ordinaire et les électrons, dont les vibrations engendrent la lumière des corps incandescents, le gain et la perte d'énergie se réalisent d'une manière discon-

1) H. POINCARÉ, op. cit.. p. 361.

2) Bauer, Les quantités élémentaires lénergie (Les idées modernes), p. 132. Paris, Alcaa. 1913. — Perrin, Les atomes, pp. 212-218. Paris, Alcan, 1913.

tinue, en sorte qu'un de ces électrons, par exemple, ne peut acquérir une fraction de ce quantum ; c'est le quantum^entier qu'il doit recevoir ou rien du tout. Ces oscillateurs doivent donc contenir un nombre entier à' atomes d'éfiergie ou de graùis d'é?îergie.