CHAPITRE II

Rapport du nombre de photons à celui des particules £ émis lors de la désintégration radioactive de ‘’V.

Après la détermination de l'énergie quantique du rayonnement y, décrite dans le chapitre précédent, nous avons effectué une mesure absolue de son intensité en utilisant la méthode et l'appareil même que M. Savel a mis au point récemment (25) pour les études de ce genre : un étroit faisceau de rayons y débarrassé des 8 par un filtre en plomb traverse une chambre d'ionisation à pression d’argon; l'entrée et la sortie se font à travers de minces fenêtres en aluminium. Chaque photon provoque en moyenne le transport d’une certaine charge d'un plateau à l’autre qui est fonction de son énergie, Cette grandeur a été déterminée expérimentalement par les 11 raies principales du rayonnement de Ra(B + C). Une valeur approchée est déduite de l'énergie perdue dans la chambre par matérialisation, effet

photoélectrique et projection d'électrons de Compton, et en admettant que la production d’une paire d'ions dans l’argon nécessite une énergie 6 — 25,4 eV. La valeur vraie est égale à K fois cette valeur approchée; l’étalonnage se traduit par une courbe empirique donnant K en fonction de l’énergie Av. Si bien que l'intensité recueillie £ est reliée au nombre N de désintégrations 8 par seconde de la source radioactive par la formule 11 de (25):

= KNg he ya + an (7)

q est le rapport que nous voulons déterminer ;

Q l’angle solide du faisceau ;

[ la longueur de la chambre (20 cm.);

taxa les sections efficaces de l'atome d’argon pour les effets photoélectriques, de matérialisation et Compton ;

n le nombre d’atomes par centimètre cube de gaz ;

: la charge de l’électron.

L’exponentielle est un facteur qui tient compte des absorptions subies par le faisceau.

ecran AI

compteur

dépôt: v205

Fig. 13. — Dispositif de numération des $ (échelle : réduction de 1/2).

Pour les photons de 1,46 MeV, la somme des trois termes d’absorption se réduit pratiquement à 5, qui représente l'énergie cédée aux électrons de Compton, sa valeur déduite de la formule de Klein et Nishina est 15,1.10—* cm?. Nous avons vérifié qu’elle s’accorde exactement avec les valeurs indiquées par M. Savel pour des raies voisines. De la courbe d'étalonnage donnée par le même auteur nous déduisons K—0,41. N a été mesurée par M. Savel dans une expérience de contrôle portant sur les photons de dématérialisation des

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électrons positifs émis par 5'Cu : les particules £ émises à partir d’une source radioactive dans un petit angle solide défini par un diaphragme sont dénombrées au moyen d’un compteur Geiger-Müller. Nous avons opéré de la même manière at avec le même dispositif qui est représenté sur notre figure 13.

Notre expérience comporte donc deux mesures simultanées : numération des $ et numération des y, c’est-à-dire mesure de l'intensité recueillie dans la chambre. Elles sont effectuées sur des échantillons différents de V,0; qui ont été irradiés ensemble pendant quelques minutes, logés dans une cavité d’un bloc de paraffine exposé aux neutrons produits par le Cyclotron du Collège de France.

4. Numération des y. — Source radioactive : 5,82 g. de V:0; en petits cristaux logés dans un cylindre grossier fait d’une feuille mince d'aluminium, de longueur 4,6 cm. et de diamètre 1 cm. L’aluminium pèse 0,41 g. Sa radioactivité acquise peut être négligée, étant d'un ordre de grandeur 100 fois plus faible que celle du vanadium. Le rayonnement utilisé est limité au voisinage de l’axe du cylindre par des diaphragmes en plomb d'épaisseur totale 10 cm. L’angle solide

hr 1 680 ”

Mesures : Les mesures de charges collectées se font par la méthode de compensation de Townsend et en utilisant une lampe électromèire comme appareil de zéro. Elles débutent environ une période après la fin de l’irradiation pris comme origine des temps et se prolongent jusqu’à extinction de l’activité. La décroissance de l'intensité est bien une exponentielle de période 3,74 minutes. On extrapole graphiquement jusqu’au temps zéro.

Corrections : Le chapitre précédent relate des expériences d’absorption du rayonnement y de $?V par des écrans situés près ou loin de la source. Nous les avons utilisées pour calculer les réductions successives du faisceau par la source elle-même (dans le rapport 0,85) et par les filtres de plomb épais de 1,5 mm. (dans le rapport 0,92). Le rôle des autres écrans (air, sta aia pin, argon) est absolument négli-

est en moyenne

geable. Au total le coefficient de transmission est e— (a+ ô 0,78. Le courant collecté est faible (5.10 u. e. s.), la différence de potentiel appliquée à la chambre est 450 volts, les pertes par recombinaison d’ions peuvent donc être négligées.

2. Numération des p. — Source radioaclive : Deux lames d’aluminium de 0,15 mm.-d’épaisseur portant chacune un dépôt de V,0; en poudre (poids total net 59 mg.) collé par de la gomme-laque. Pen dant l’irradiation elles sont placées de part et d'autre du cylindre qui servira de source de rayons y. Nous avons calculé que la probabilité d'absorption d'un neutron thermique traversant ce cylindre suivant

un diamètre est 7 0/0. On peut donc considérer que la densité des neutrons qui baignent ces échantillons de V,0; est uniforme et par conséquent que leur radioactivité est proportionnelle à leur masse. Mesures : Les deux lames sont placées côte à côte sur le support du compteur (cf. fig. 13), collées par une trace de cire molle. Les deux dépôts forment alors une surface de dimensions inférieures à

Impulsion / minute

minutes

Fig. 14. — Numération des £.

Décomposition de Ja courbe de décroissance de l’activité du compteur.

15 mm. L'écran, de 5 mm. d'aluminium, délimite un faisceau d’angle

solide . Le numérateur rapide du type Berthelot (cf. I"° Partie,

Chap. I) enregistre les impulsions du compteur sans interruption à partir de la 4° minute jusqu’à l'extinction de l’activité du vanadium. Ses indications sont relevées à intervalles réguliers. L’une des expériences est traduite par le graphique en coordonnées semi-logarithmiques de la figure 14 : les fréquences d’impulsions mesurées, corrigées du mouvement propre, y sont représentées par des cercles. La courbe représente la somme de trois fonctions figurées par des droites : une

Lo J. MARTELLY

exponentielle de période 3,74 minutes, une autre de période 2,3 minutes, une constante correspondant à 11 impulsions-minute. On voit que l’activité se décompose de façon précise en celle du vanadium et de l'aluminium, à quei s’ajoutent de longues périodes. Si la seconde est comparable à la première au début, elle est environ dix fois plus faible au milieu de la courbe. Le rôle exact du vanadium peut donc y être estimé avec sécurité, et par ailleurs les pertes du numérateur y sont certainement négligeables. On en déduit le nombre de désintégrations £ du vanadium à l’origine des temps.

Corrections : a) Nous admettons d'après les travaux de Benoit (26) faits sur des compteurs du même type, que le rendement est 0,75 (c’est-à-dire la probabilité de déclenchement d'une décharge par une particule Ê traversant le compteur dans les conditions de nos expériences).

b) Des mesures préliminaires ont permis d'évaluer à 17 0/0 la part due aux y dans les impulsions enregistrées par le compteur : elle est obtenue en remplaçant le diaphragme d’aluminium par un écran plein de même épaisseur. Les B sont alors complètement arrêtés et l'absorption des y n’en est pratiquement pas modifiée.

c) Nous avons calculé l’absorplion des & par la coque du compteur (o,1 mm. d'aluminium soit une densité superficielle de 27 mg./em°) et par la source elle-même dont la densité superficielle moyenne est environ 95 mg./cm?; les rayons Ê traversent en moyenne une épaisseur moitié, soit 27 mg./cm?. Ces deux causes d’absorption sont donc à peu près les mêmes. Chacune d'elles est estimée à :

7 0/0, d’après les expériences faites sur le dispositif même en entourant le compteur d’une feuille d'aluminium de 5/10 mm. qui réduit l'intensité aux 2/3,

10 0/0, d'après nos mesures plus anciennes à la chambre d’ionisation,

7 0/0, d’après une courbe d'absorption obtenue par Mile Clavier (27) avec compteur. Au total nous admettons que l'intensité perdue dans ces deux écrans est 17 0/0 ; elle est pratiquement compensée par l'excédent dû aux rayons y.

Résultats. — Le nombre de désintégrations $ par seconde et par gramme de V:0; à l’origine du temps était 10 millions dans une première expérience et 25 millions dans une deuxième. Le rapport q déduit de la relation (7) était o,4r dans celle-là et 0,33 dans celle-ci. La seconde paraissant plus précise, nous admettons que 0,36 est le rapport du nombre de photons à celui des particules 3 émises lors de la désintégration de 5?V,

L'interprétation de ce résultat parait malaisée puisque Mile Yuasa (8) trouve que le spectre 8 est unique : il est représenté exactement par une droite dans le diagramme de Konspinski et

Uhlenbeck. Avant nos mesures, l'hypothèse la plus vraisemblable sur l'origine du rayonnement y était celle qui attribue son émission à un état excité de *?Cr formé par la désintégration 8 (la transition directe entre les états fondamentaux de #?V et “Cr serait interdite). Mais elle implique que le rapport g soit égal à 1 et nous ne voyons pas comment une erreur systématique de cette importance pourrait s’introduire dans la méthode que nous avons appliquée. Parmi les deux autres hypothèses envisagées par Mlle Yuasa l’une est compatible avec nos expériences : outre la désintégration @ la capture K existerait pour le noyau ‘?V et conduirait à un état excité de ‘Ti qui émettrait la raie ÿ en passant à l’état fondamental. Les positons issus de la source qu’elle a observés ne seraient peut-être pas sans relation avec cette transformation. Les informations de l’expérience sont encore insuffisantes pour aller plus loin. Cette théorie pourrait être vérifiée par l’une de ses conséquences immédiates : le nombre de particules $ émises ne serait que les 3/4 environ du nombre de noyaux *2V formés et les valeurs de la section efficace du vanadium pour la capture ny mesurées par les méthodes d'activation et d’absorption seraient dans le même rapport. Les résultats publiés présentent bien un écart dans ce sens ; par activation 3,5 (5) et 5,2 (6) ; par absorption 6,8 (7). Malheureusement il ne semble pas que l’on puisse compter sur une précision suffisante pour que ces écarts soient vraiment significatifs. Il y aurait lieu de reprendre ces mesures spécialement en vue de cette vérification, et, pour ce, une comparaison avec le manganèse paraît indiquée : cet élément a des caractéristiques physico-chimiques et nucléaires assez semblables à celles du vanadium et il a été bien étudié comme élément de référence. Enfin des mesures avec un dispositif à compteurs en coïncidence fourniraient également de nouveaux éléments qui éclaireraient sans doute cette question.

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