CHAPITRE III

La dématérialisation des corps très radio-actifs Uranium, Thorium, Radium, etc.

§ 1. — LES PRODUITS DE LA DÉMATÈRIALISATION DES CORPS TRÈS RADIO-ACTIFS.

Nous allons relater, dans ce chapitre, les recherches effectuées sur les corps très radio-actifs, c'est-àdire se dissociant spontanément d'une façon rapide. Les plus importants sont l'uranium, le thorium et le radium.

Dans les produits de leur démalérialisation, nous retrouverons ce que donne un corps quelconque dissocié par un moyen quelconque, mais les produits émis seront en quantité beaucoup plus considérable. Sous des noms dilTérents, nous rencontrerons toujours l'émanation, les ions, les électrons et les rayons X.

Il ne faudrait pas croire que ces substances représentent toutes les étapes de la dématérialisation de la matière. Celles dont l'existence est connue ne sont que des fragments d'une série probablement très longue.

Si nous retrouvons toujours les mêmes éléments dans les produits de tous les corps soumis à la dissociation, c'est que les réactifs dont on fait actuellement usage n'étant sensibles qu'à certaines substances ne peuvent naturellement en révéler d'autres. Quand

nous découvrirons des réactifs différents, nous constaterons sûrement l'existence d'autres éléments.

; ; Le grand intérêt des

substances spontanément radio-actives, c'est qu'elles émettent en quantité considérable des éléments que les autres corps ne produisent qu'en quantité beaucoup plus faible. Grossissant ainsi un phénomène générai, elles permettent de mieux l'étudier en ses détails.

Dans ce chapitre, nous ne ferons qu'exposer les recherches effectuées sur les corps éminemment radioactifs : le thorium et le radium, notamment. C'est un sujet très neuf encore et c'est pourquoi les résultats obtenus présenteront beaucoup de contradictions et d'incertitudes.

Leur importance est cependant capitale.

Rutherford, qui a très complètement étudié les corps radio-actifs et découvert avec Curie la presque totalité des faits les concernant, a désigné leurs radiations par les lettres a, ^ et y, indications adoptées aujourd'hui. Mais, sous ces nouvelles appellations, on retrouve exactement les produits déjà décrits puisque les radiations a se composent d'ions positifs, les radiations p d'électrons identiques à ceux qui constituent les rayons cathodiques, et les radiations y sont semblables aux rayons X. Ces trois espèces de

FiG. 3.

Ces trois ordres de radiations principales émises par un corps radio-actif séparées par l'action d'un champ magnétique.

On voit à gauche les radiation? a.

(on ions positifs) qui forment 99 % de l'ensemble des radiations; à droite les rayons p (ou électrons négatifs) et au centre, n'ayant subi ancane déviation par le champ magnétique les rayons y ou rayons X. Ce mode de représentation est emprunté à Rutherford et Curie, mais on a modifié entièrement le rapport entre les diverses radiations, de façon à bien montrer que les rayons a forment la grande majorité du rayonnement. Les figures publiées jusqu'ici indiquaient précisément le contraire.

radiations sont très nettement indiquées dans le schéma donné plus haut.

A ces radiations diverses, se joint comme phénomène primitif, d'après Rutherford, l'émission d'une substance demi-matérielle, nommée par lui émanation. Elle ne possède aucune charge électrique, mais subirait des stades postérieurs de dissociation qui la transformeraient en particules a et |3.

Examinons maintenant les propriétés des produits précédemment énumérés. Nous n'aurons, le plus souvent, qu'à répéter ou compléter ce qui a été dit dans un chapitre précédent.

§ 2. — LES RAYONS a OU IONS POSITIFS.

Les rayons a constitués par des ions positifs sont déviés par un champ magnétique intense, mais en sens inverse des rayons [3. Le rayon de courbure de leur déviation est 1.000 fois plus grand que celui des particules p.

Les particules a forment 99 °/i> du total de la radiation du radium. Elles rendent l'air conducteur de l'électricité beaucoup plus que les rayons p, mais leur action sur la plaque photographique est presque nulle et leur force de pénétration très faible, puisqu'elles sont arrêtées par une simple feuille de papier. Ce mince pouvoir de pénétration permet de les séparer facilement des autres radiations pour lesquelles le papier n'est pas un obstacle.

Dans l'émission totale des corps radio-actifs, ce sont surtout les rayons a qui rendent l'air conducteur de l'électricité et les rayons (5 qui produisent les impressions photographiques. Quand un corps radio-actif est enfermé dans un tube de verre, les particules a sont retenues parles parois, mais les rayons ^ en sortent facilement.

On admet, d'après divers calculs, que les particules a auraient une masse égaie £>ia supérieure à celle de

l'atome d'hydrogène et une charge semblable. Leur vitesse, déduite du degré de leur déviation par un champ magnétique d'intensité connue, serait le 1/10 de celle de la lumière.

La quantité de ces particules varie suivant les corps. Pour l'uranium et le thorium, elle serait, pour un gramme, de 70.000 par seconde, et, pour le radium, de 100 milliards. Cette émission pourrait durer sans interruption pendant plus d'une centaine d'années.

L'émission de particules a, ou ions positifs, serait, avec la production de l'émanation, le phénomène fondamental de la radio- activité. L'émission des particules p et celle des rayons y, qui, à elles deux, forment à peine 1 % de l'émission totale, représentent un stade de dissociation plus avancée des atomes radio-actifs.

En frappant les corps phosphorescents, les particules a les rendent lumineux. C'est sur cette propriété qu'est fondé le spinthariscope, instrument qui rend visible la dissociation permanente de la matière. Il consiste simplement en un écran de sulfure de zinc, au-dessus duquel se trouve une petite tige de métal dont l'extrémité a été trempée dans une solution de chlorure de radium. En regardant l'écran à la loupe, on voit jaillir sans interruption une pluie de petites étincelles, produite par le choc des particules a, et cette émission pourra durer pendant des siècles, ce qui montre l'extrême petitesse des particules provenant de la désagrégation des atomes. Si l'émission est visible, c'est, comme le dit Crookes, parce que « chaque particule est rendue apparente uniquement par l'énorme degré de perturbation latérale produite par son choc sur la surface sensible, de même que des gouttes de pluie, tombant dans l'eau, produisent des rides qui dépassent leur diamètre ». J'ai réussi, en utilisant certaines variétés de sulfures phosphorescents, à fabriquer des écrans permettant d'obseiver le phénomène de la dissociation, non seulement

avec des sels de radium, mais encore avec diverses substances, le thorium et l'uranium notamment*.

Les rayons a sont très rapidement absorbés par l'air. Cette absorption serait due à ce que leur énergie est employée à ioniser l'air. Ils ne peuvent l'ioniser à plus de 6 à7 centimètres de leur source d'émission. Au delà, les effets d'ionisation aussi bien que les actions photographiques et phosphorescentes cessent entièrement. Quand leur vitesse est réduite de 60 pour cent environ par leur passage dans l'air, ils n'agissent plus.

Les rayons a, semblent très hétérogènes ; on admet déjà l'existence de plusieurs variétés distinguables surtout par leur différence de vitesse.

L'extrême rapidité des particules a. me semble bien difficile à expliquer. Elle se comprend pour les rayons ^ composés d'atomes d'électricité pure et qui, possédant sans doute une inertie très faible, peuvent acquérir facilement une vitesse considérable; mais pour les particules a, dont la dimension est comparable à celle de l'atome d'hydrogène, une vitesse de 30.000 kilomètres par seconde paraît malaisée à interpréter, et je crois que, sur ce point, les expériences de Rutherford et de ses élèves auraient besoin d'être reprises.

Il n'est pas supposable, d'ailleurs, que ces vitesse se produisent instantanément. Elles ne se comprennent que dans l'hypothèse où les particules des atomes seraient comparables à de petits systèmes planétaires animés de vitesses énormes. Ils garderaient leur vitesse en sortant de leur orbite comme le fait une pierre lancée par une fronde. La vitesse de rotation invisible des éléments de l'atome serait donc simplement trans-

1. Le âulfare phosphorescent est étalé en couche assez mince pour être transparente sur une lamelle de verre d'abord couverte de vernis. On applique ensuite le côté enduit de matière phosphorescente sur le corps à ex-miner et on observe l'autre face du verre avec une loupe. Tou3 les minéraux d'urane et de thorium, et même un simple manchon de lampe à incandescence, donnenl une 6cintillalion lumineuse indiquant la dissociation de la matière ; mais il est nécessaire, pour l'observer, que l'œil ait éié rendu sensible par un séjour préalable d'un quart d'heure dans l'obscurité

formée par sa dissociation en vitesse de translation visible ou du moins accessible à nos instruments.