INTRODUCTION
Rappel de quelques notions sur la radio-activité
Sommaire : La matière source d'énergie, — Transmutation des corps radio-actifs et généalogie du radium. — L'énergie atomique, — Composition d’un rayonnement ; ses valeurs qualitative et quantitative. -- Rayonnement secondaire, — Filtrage. — Radio-
activité induite, — Evolution de la matière.
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Rapide aperçu historique.— Les recherches entreprises depuis quelques années sur'les différentes formes d'énergie qu'émettent certains corps par rayonnement spontané, ont fait naître une branche nouvelle de la science. C’est à la fin du siècle dernier que prirent forme au sujet de la constitution de la matière, des idées déjà soulevées précédemment ‘par l'étude des phénomènes électriques : en 1896, Becquerel, occupé à des recherches sur la relation supposée de causalité entre la fluorescence de l’'ampoule de Crookes en fonctionnement et l'émission
de rayons X, eut l’occasion de découvrir la propriété qu'avait certain sel d'uranium d'impressionner la plaque photographique avant même que la lumière vive du soleil n'eut excité sa fluorescence. De ce
jour, l’étude de la radio-activité prit son essor et au
cours dés années suivantes, des éléments donnant naissance par eux-mêmes (1) aux manifestations qui
la caractérisent, prenaient place dans la classification
chimique, parmi les métaux alcalino-terreux connus jusqu'alors ; en décembre 1891, Pierre Curie, M" Curie et Bémont faisaient part à l’Académie des Sciences de leur découverte du radium, et douze ans plus tard, M°* Curie et Debierne l’isolaient à l’état métallique. tes
La matière source d'énergie. — Mais les considérations nées des recherches relatives à la radioactivité, sont venues jeter le trouble dans les conceptions scientifiques régnant alors. Le principe de la conservation de l'énergie, qui tient une place importante à la base de la physique, se sent menacé :
La matière peut engendrer de l'énergie. Ainsi un
‘corps, soustrait à toute influence extérieure et de
lui-même, crée de l'énergie sous forme électrique :
le radium est capable, à petite distance, de déchar-
ger un électroscope, en produisant l'ionisation (2) <
(4) En ajoutant : « par eux-mêmes », nous voulons distinguer ces éléments de ceux qui, pour faire preuve de leur pouvoir radioactif, ont besoin du secours d’une énergie étrangère {le métal de la cathode dans l’ampoule de Rœntgen, par exemple).
(2) Lors de ce phénomème, l'atome du gaz soumis au rayonnement se brise et de cette dissociation instantanée résulte la formation de particules positives et d'électrons négatifs, qui, s'entourant d’atomes neutres rencontrés sur leur chemin, constituent des ions positifs et des ions négatifs.
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de l'air ambiant ; de ses radiations, celles de l’ordre 4 (1) sont chargées positivement, celle de l’ordre £ négativement. Il dégage de l'énergie calorique : un gramme de radium émet en une heure 134,4 petites calories. Il donne naissance à une forme occulte d'énergie, décelée par les réactions chimiques : le radium réduit les sels d'argent de la plaque photographique. Ce corps, enfin, produit de l'énergie lumineuse : au voisinage du radium, les substances fluorescentes s’éclairent et lui-même est phosphorescent.
Toutefois on pourrait de intact le principe physique : : un élément radioactif libère de l'énergie de facon constante, mais de facon constante aussi, son atome subit une désintégration, dont l’un des produits est un nouvel atome différent du premier ; cette transformation s'accompagne d’une extériorisation énergétique, mais l’élément qui se désintègre ne ferait que restituer alors l'énergie mise en œuvre au moment de la formation de sa constitution première et que, depuis lors, il conservait en potentiel intra-atomique.
Transmutation des corps radioactifs. == Geprincipe de la conservation de l'énergie peut donc rester inchangé. Mais de plus, une hypothèse s'est vue en° partie confirmée de nos jours, celle de la possibilité de transmutation des corps ; sa réalisation partielle détermina ainsi un acheminement sensible vers la démonstration de l’unité de la matière, qu'avaient
(4) Au sujet de ces différents, ordres de rayonnement, se reporter à la page 16.
ée les philosophes grecs (1)
‘éléments radioactifs se transforment lun dans l’autre
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et spontanément, suivant un ordre toujours le même.
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ée la généa desquels se trouve le radium :
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L'uranium est représenté ci-dessus comme lÎla-
souche de toute une famille radio-active composée
(4) Thalès, Anaximandre êt Anaximène, y° et vie siècles avant Jésus-Christ.
tous trois de Müilet ;
DL de trois lignées : celle de l’actinium, celle du thorium et celle du radium ; chacune des individualités d'une telle lignée Y est signalée comme.émettant un certain rayonnement et soumise à une désintégration de durée déterminée ; en lisant par exemple que le radium a une période de demi-transformation de 4750 ans, il nous faut comprendre qu'en cet espace de temps, une quantité considérée de ce métal aura opéré la transmutation de la moitié de sa masse en le corps suivant du tableau, l’émanation, d'autre moitié restant à l’état de radium ; de même l’émanation donne naissance à six autres éléments s'engendrant successivement l’un l’autre. Du dernier de ceux-ci, du polonium dériverait peut-être le plomb. À remarquer aussi que ces divers éléments sont caractérisés par des poids atomiques de moins en moins élevés et qu'au fur et à mesure qu'il rayonne des « (le seul des trois rayonnements auquel on puisse attribuer un caractère .vraiment matériel), lPatome perd peu à peu de la matière (1). On peut alors concevoir l'atome de radium comme un état de passage — entre une infinité d’autres — de l'élé-. ‘ment primordial, qui depuis sa naissance, serait en voie de disparition lente ; celui-ci, de constitution plus compléxe que celle de latome de radium, aurait renfermé une énergie potentielle considérable, qui, dès l'instant de l'existence et de la désintégration de cet élément, se serait sans cesse libérée sous des
(1) Une particule « représentant un atome d’hélium, gaz dont le - poids atomique est #, l'élément rayonnant des « se dématérialise et se transmue en un dérivé dont le Po AtOPEAUE est égal au sien propre diminué de #4,
: a - formes variées d'énergie active, pendant que l’assemblage des parties constitutionnelles de l'atome primordial, s’en rétournait avec lenteur vers l’anéantissement. Si vraisemblable et tentante qu’elle soit, on ne peut encore attribuer que la valeur d’une hypothèse à la proposition que tous les corps sont radio-actifs (1) à des degrés divers, parfois infimes et indécelables et que tous se dématérialisent plus ou moins rapidement, ayant pour but final de rentrer dans le domaine de l'éther.
L’'atome radio-actif. — La considération de tous les phénomènes dont nous venons de. signaler Ia découverte encore récente, a modifié l’idée que
: Démocrite, le premier (2), avait conçue de l’atome. Bien que son nom lui soit conservé, ce dernier n’est plus considéré comme la plus petite partie, ellemême insécable, en laquelle la pensée puisse diviser la matière ; on l’imagine constitué du tourbillon vertigineux (3) d’une quantité variable d'électrons (4) chargés négativement et opérant leur rotation autour d'une sphère centrale d’hélium électrisée
- positivement, ainsi que des planètes autour d’un
soleil, À un certain moment et sous une cause qui reste entourée de mystère QE l'atome d’un corps :
(1) Le potassium s'est vu attribuer récemment des propriétés radioactives,
(2) Démocrite, contemporain d ‘Hippocrate, né en #60 avant -C,
-. (8) La vitesse de révolution des électrons serait voisine de celle de
la lumière.
(4) On attribue à l’atome des caractères matériels : les électrous ne seraient que des grains semi-matériels d'électricité pure,
(2) Pour l’ampoule de Roentgen, cette explosion est consécutive à l'intervention de l’énergie électrique ; pour les corps à radio-activité spontanée, l'origine de la perturbation ne nous semble pas clairement élucidée.
RAP. à 7e,
radio=actif subit une explosion d’où résulte la projection d’une partie de ses électrons satellites dans l'éther baignant les atomes environnants, tel un essaim de comètes dans l’espace inter-astral :
sont eux qui forment les rayons 8 des corps radioactifs et les rayons cathodiques de l’ampoule de Roentgen. Mais en explosant ainsi, la masse centrale de l'atome elle-même, la sphère d'hélium s’est fragmentée :.une partie s'entourant des électrons qui lui sont restés fidèles imite l'exode des particules 8 indépendantes et livrées à elles-mêmes, mais dans une fuite moins rapide, puisqu'elle conserve son caractère matériel ; l’autre partie reste en place, entourée d'autres électrons et devient alors l’atome du. nouveau corps radioactif engendré : dans le cas du métal radium, les rayons « de son rayonnement sont faits de ces systèmes atomiques fugitifs et les fragments d’atome sédentaires deviennent atomes du gaz émanation ainsi formé. Dans l’ampoule de Roentgen, les rayons canaux résultent de l'émission de particules «. Du choc des électrons £, animés de vitesse rapide, contre l'obstacle qu'ils rencontrent — le métal de l’anticathode dans l’ampoule de Roentgen et semblerait-il, la matière environnante du corps considéré, dans le cas d'une substance radio-active —— résulte un mouvement vibratoire de l’éther, désigné sous le nom de rayons X dans un cas et de rayons 7 dans l’autre. Cependant Dominici, ainsi que: Wickham et Degrais attribuent l'origine du rayonnement 7 à «un ébranlement de l'éther cor-
respondant à la dissociation de l'atome de radium en corpuscules « et 8 » [Dominicci] (1).
Composition du rayonnement d'un corps radioactif. — Bref, un corps radio-actif-émet d’une vitesse, d’un pouvoir de pénétration eten proportions variables selon sa nature, les trois rayonnements:
‘suivants :
1° Des rayons matériels «, déterminés par le transport de particules « qui sont des atomes d'hélium.
Celles-ci ont une charge électrique positive, leur
vitesse est appréciée à 30.000 ou 60.000 kilomètres par seconde. Les rayons « représentent 90 °/, du rayonnement global du radium (2), mais animés d’une vitesse inférieure à celle des deux autres radiations, ils sont en conséquence plus facilement absorbés par la matière qu'ils traversent ; leur coefficient d'absorption est proportionnel à la racine carrée du poids atomique de la substance traversée.
2 Des rayons semi-matériels f, formés d’un bombardement d'électrons ; ces électrons qui ne
sont déjà plus de la matière et pas encore de l’éther,
ontune masse 2.000 fois moindre que celle de l'atome d'hydrogène, transportent une charge électrique négative et sont animés — du moins les plus rapides d’entre eux — d’une vitesse comprise entre 200.000
(1) Dominicr. — Archives générales de Médecine, juillet 1909, p. 405. — Wicxnam et DeGrais. — Radiumthérapie, 1912, p. 21.
(2) Le mot « radium » étant employé pour exprimer l’idée tantôt de l’élément de poids atomique 226,4, tantôt du complexus des divers
éléments en équilibre radio-actif et dérivant de ce dernier, il est
d'ordre de convenir que l’on se serve du terme «radium-élément », pour désigner Île premier et que l’on appelle simplement radium, l’ensemble du second.
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et 300.000 kilomètres par seconde ; ils sont Joie.
beaucoup plus rapides que les +. Les forment 9 °/, du rayonnement du radium. Leur plus ou moins grande vitesse leur donne une force de pénétration variable qui les fait classer ‘enp mous, moyens et durs,
le caractère des premiers les rapprochant des « les plus pénétrants et les der niers ayant des propriétés voisines de celles des }; ; leur coefficient d’ absorption
est eheiblément proportionnel à la densité de Ja substance qu ls traversent.
3° Des rayons immatériels ; ; Le sont une vibration
de l'éther ; ils ne sont pas déviés de leur trajet par.
Ê électro- aimant, donc ne transportent aucune charge électrique ; ils se propagent avec la vitesse de la lumière, donc plus rapidement que les « et les £. Ils se trouvent dans la proportion de ! °/, parmi les
rayonnements du radium ; mais ils rachètent cette 2
faiblesse quantitative par Le puissance : les rayons + l'emportent en pénétration sur les rayons À les plusi durs que l’appareillage actuel permette d'obtenir ;
ceux-ci sont arrêtés par une épaisseur de plomb de
2 à 3 centimètres, alors que les premiers en traversent:
jusqu’à 10 centimètres et même 20 centimètres pour
les y durs du radium C. Comme celui des 8, leur coefficient d'absorption est sensiblement propor-
tionnel à la densité de Ja substance qu ‘ils traversent...
Donc les rayons «, B, y, SOnt les trois ordres de ra-
diation d'un ‘seul ou de plusieurs desquels peut. se
composer un rayonnement. À ce sujet celui-ci aura à être envisagé :
le
Las
MEN Rae
1° Au point de vue de cette composition, autrement dit de sa valeur qualitative.
AU point de vue de |’ assemblage plus ou moins dense des rayons qui le composent, c’est-à-dire de sa valeur quantitative. Cette quantité émise dans l'unité de temps, mesurera l'intensité I de la source et la quantité Q émise dans le temps t sera
Q=It
enfin nous ajouterons que le rayonnement radio-actif, de même que tout autre, est d’une intensité inversement proportionnelle au carré de la distance séparant la source qui l'émet, du Corps sur lequel est étudiée”
son action ::
RAR Eire Il d?
Rayonnement secondaire et filtres. — Après avoir
indiqué les trois ordres de rayons par lesquels se. manifeste l'énergie radio-active, il convient de signaler aussi les rayons £ bide ou rayons de Sagnac ;-ceux-ci résulteraient du passage à travers les corps organiques ou inorganiques et surtout les métaux denses, de l’un quelconqne des rayonnements +, #et7(Wickham et Degrais) ou uniquement dela traversée des rayons y (DPominici). Nous lisons dans une publication de Regaud parue au Paris
Médical du 10 mai 1919 :
«En traversant le métal de les rayons produisent, comme les rayons X, une vibration nouvelle. dite r ayonnement secondaire, de pouvoir pénétrant relativement faible et d'effet nuisible : ces rayons
s'arrêtent dans les premières couches de tissu vivant, en y déterminant des effets caustiques diffus. On s’en débarrasse en revêtant le métal d’une substance de faible densité, qui les absorbe : par exemple de * caoutchouc sous une épaisseur appropriée à la nature du métal ». : |
Ce rayonnement secondaire ne serait donc pas composé de 8 comme le disait Wickham et Degrais en 1912, mais de y puisqu'ils sont une wbration nouvelle. Autre opinion : Albert Laborde dit que le rayonnement secondaire se compose à la fois depet de (1).
Quoique qu'il en soit de la composition et de l’origine du rayonnement secondaire, retenons les faits de son faible pouvoir de pénétration et de sa facile absorption. Puisque ce rayonnement secondaire prend naissance lorsque le rayonnement primaire traverse un corps, en particulier de métal dense, il s’adjoindra à ce rayonnement primaire et en quantité notable, à sa sortie d'un filtre. Les filtres ou écrans sont des corps peu perméables pour les rayons mous ; on les interpose sur le trajet d'un rayonnement pour.en modifier la valeur qualitative et par suite les résultats thérapeuthiques qu’on en attend.
Des rayons qui l’abordent, le filtre fait deux parts en opérant une scission dans leur groupe ordonné selon le pouvoir de pénétration de chacun d’eux ; tous ceux doués d’un pouvoir de pénétration inférieur à celui de la limite ou s’opérera cette scission seront
(1) Albert Laborde Journal de radiologie, T, II No 4
absorbés ; ceux dont le pouvoir de pénétration sera supérieur à celui de cette limite passeront. Tel est le rôle de sélection qualitative du filtre. Cependant il ne serait pas exact de dire que les rayons le traver sant se retrouveront tous au complet à leur sortie du filtre : une faible partie s'en sera aussi trouvée interceptée, car un filtre absorbe toujours une certaine proportion des trois ordres de rayons qu'il reçoit et il n'est pas possible de modifier un rayonnement, sans diminuer en même temps l'intensité du groupe: de rayons qui le franchissent ; il retiendra une pro-
- poition d'autant plus forte de rayons que la source sera d'une intensité plus faible. |
Pratiquement un filtre est constitué d’une certaine substance sous une certaine -épaisseur. Il sera d'autant plus rigoureux: 1° que son épaisseur sera plus grande, bien entendu ; 2° que le ou les corps simples qui le forment, seront d'un poids atomique plus élevé. Parmi les métaux le plus souvent employés pour la fabrication des filtres, le platine sera plus filtrant que le plomb et celui-ci le sera davantage que l'or ou l'argent.
Le rayonnement secondaire qui vient se mêler au rayonnement primaire traversant un filtre est nocif envers les tissus organiques ; il nécessite l’adjonction d’une deuxième sorte de filtres de constitution spécialement adaptée à la nature des rayons qu'ils doivent retenir ; la cellulose (gaze, papier de soie, sous une cértaine épaisseur), le caoutchouc, le liège, le celluloïd, le mica remplissent très bien ce rôle.
Radio-activité induite. — Sinous nous reportons
au tableau de la généalogie du radium, nous voyons que les rayons y ne sont émis que par certains dérivés de l’'émanation ; d'autre part, nous avons vu que les 7 sont, parmi les rayons que peuvent émettre | les corps radio-actifs, les plus rapides, les plus pénétrants et les plus actifs (1). D'où ceci: la présence dans un certain milieu, du gaz émanation — qui n’émet pas de rayons pénétrants — s’accompagnant du dépôt sur les corps environnants, de produits dérivés rayoñnants des 7 (nous voulons faire allusion au radium B et au radium C), celle-ci se traduira par l'émission de rayons pénétrants. Les corps ainsi influencés gardent après le départ de l’'émanation, un certain pouvoir radio-actif qui n’est que de courte durée, car le radium B et le radium C, dont ils renferment alors des traces, ont une période de demi-transformation de moins d’une demi-heure et ne laissent à leur place que du radium D fort peu actif; mais aussi longternps que l'émanation restera: en vase clos, les parois de l'enceinte et les corps y contenus seront le siège de dépôts radio-actifs. C’est’ en ce phénomène, qui porte le nom de radio-activité induite, que réside la cause de la puissance des ‘appareils émanifères et radifères, puisque l'émanation, comme le radium-élément, n'émet que des « : il est cause aussi de l’activité de produits pharmaceutiques en la présence desquels a été ; maintenu un certain temps un sel radifère insoluble
(1). Dominicr a montré qu'une thérapeuthique dirigée contre Îles éléments cancéreux et bien comprise ne devait faire agir que les rayons les plus pénétrants,
Rite (tel est le sulfate de radium). A lui aussi doivent
leur action certaines eaux minérales (1) ayant traversé des terrains radifères.
Aperçu général sur la constitution évolutive de la matière. — Nous avons résumé les propriétés essentielles des différents groupes de rayons émis des substances radio-actives. Emettant ainsi des: particules plus ou moins matérielles qui sont peut-être appelées à se transformer elles-mêmes pour disparaître totalement, ces substances s’effaceraient graduellement et lentement du monde existant. Nous terminerons cet exposé en ramenant notre pensée à une opinion généralement admise et énonçant que la matière, quelle qu'elle soit, est radio-active ; la forme qu'elle revêt n’est jamais semblable à elle-même, mais constamment en état de transformation et déià nous avons eu l’occasion d’effleurer au passage cette idée d'évolution de la matière; quelques phrases vont en résumer brièvement le cycle que peut lui prêter la pensée :
La matière est née de l’éther.
Une portion déjà en a été anéantie.
Le reste oct.
Il en estun peu en ce moment qui meurt.
La matière existant encore est destinée à s’évanouir dans l’éther.
(4) Parmi les eaux minérales radio-aclives les plus riches, on compte celles de Bad-Gastein, Plombières, Cadellos, Bussang, Bainsles-Bains, Aix-les-Bains, Dax (Wickham et Degrais). à
