S 3. — LE RAYONNEMENT DES CORPS RADIO ACTIFS ET L'ÉMANATION

Pour acquérir des notions précises sur la nature des rayons émis par les corps radio actifs, il fallait essayer de faire agir sur eux des forces magnétiques ou électriques pourvoir s'ils se comportaient comme la lumière et les rayons X, ou bien si, comme les rayons cathodiques, ils étaient déviés dans un champ ; cette étude a été faite par M. Giesel puis par M. Becquerel, M. Rutherford, et, depuis, par beaucoup d'autres expérimentateurs. On a employé toutes les méthodes, dont le principe a déjà été indiqué, pour rechercher s'ils étaient électrisés et de quel signe, pour mesurer leur vitesse, pour apprécier leur degré de pénétration.

Le résultat général est qu'il y a lieu de distinguer trois sortes .de radiations que l'on désigne par les lettres a, p, f.

Les rayons a sont chargés positivement, ils sont

projetés avec une vitesse qui peut atteindre le dixième de la vitesse de la lumière ; M. H. Becquerel est parvenu à montrer, à l'aide delà photographie, qu'ils sont déviés par un aimant et M. Rutherford a étudié, de son côté, par la méthode électrique, cette déviation; le rapport de la charge à la masse est, pour ces rayons, du même ordre que pour les ions électrolytiques; on peut donc les considérer comme entièrement analogues aux rayons canaux de Goldstein et les attribuer à un transport matériel de corpuscules atteignant la grandeur des atomes. La grosseur, relativement considérable, de ces corpuscules les rend très absorbables : un trajet de quelques millimètres dans un gaz suffît pour réduire leur nombre à moitié. Ils ont une grande puissance ionisante.

Les rayons p sont de tout point comparables aux rayons cathodiques: ils sont, comme l'ont montré M. et Mme Curie, chargés négativement et la charge qu'ils emportent est toujours la même, leur grosseur est celle des électrons. Leur vitesse est généralement plus grande que celle des rayons cathodiques, elle peut être voisine de celle de la lumière ; ils sont environ cent fois moins ionisants que les rayons a.

Les rayons y ont été découverts par M. Villard; on peut les assimiler aux rayons X, comme eux ils ne sont pas déviés par le champ magnétique, et, comme eux aussi, ils sont extrêmement pénétrants ; une lame d'aluminium de 5 millimètres arrêtera tous les autres mais les laissera passer, en revanche leur puissance ionisante est 10,000 fois moindre que celle des rayons z.

A ces radiations viennent parfois, dans les expé-

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rienees, s'ajouter des radiations secondaires a logues à celles de M. Sagnac, produites lorsque les premières viennent à rencontrer différentes substances ; cette complication a souvent entraîné quelques erreurs d'observation.

La phosphorescence et la fluorescence semblent résulter surtout de l'action des rayons <x et S. pariièrement des rayons a, à qui appartient la part la plus importante de l'énergie totale de la radiation. Sir W. Crookes a imaginé un curieux it appareil, le spinthariscope, qui permet d'exa- ■r la phosphorescence de la blende excitée par rayons. On observe, au moyen d'une loupe, un écran recouvert de sulfure de zinc devant lequel est disposéj à un demi-millimètre environ de distance, un fragment de sel de radium. On aperçoit ainsi de multiples points brillants qui apparaissent çà et là sur l'écran pour disparaître aussitôt, donnant un effet de scintillation. Il paraîl vraisemblable que chaque particule tombant sur l'écran produit, par son choc, un ébranlement sur la région voisine, et c'est cet ébranlement que l'œil perçoit comme un point lumineux; ainsi, dit Sir W. Crookes. chaque goutte de pluie tombant sur la surface d'une eau tranquille n'est pas perçue en tant que goutte d'eau, mais en raison de la légère éclaboussure qu'elle cause au moment du choc et«gui se traduit par des rides et des vagues s'élargissant en cercles.

^es diverses substances radio actives ne donnent pas naissance à des rayonnements de constitution identique : le radium et le thorium possèdent en assez grandes proportions les trois genres de rayon, de même Factinium ; le polonium émet

surtout des rayons a et quelques rayons 7: pour l'uranium les rayons a sont extrêmement peu pénétrants et ne peuvent plus même impressionner les plaques photographiques^).

M. et Mme Curie découvrirent, dès 1899. que toute substance placée dans le voisinage du radium acquiert elle-même une radioactivité qui peut persister pendant plusieurs heures après l'éloignément du radium; cette radio-activité induite semble transportée du radium aux autres corps par l'intermédiaire d'un gaz, elle contourne les obstacles mais il faut qu'il existe, entre le radium et la substance, un espace libre, continu, pour que l'activation se puisse produire; elle ne saurait .'par exemple, se faire à travers une paroi de verre.

Dans le cas des composés de thorium, M. Rutherford découvrit un phénomène semblable: depuis lors, divers physiciens, M. Soddy, M. Traubenberg, Miss Brooks. Miss Gates, M. Danne, etc., ont étudié les propriétés de ces émanations qui se comportent comme un gaz inerte, très raréfié et très subtil.

On ne peut peser la substance émanée ni en connaître la force élastique, mais on peut la suivre dans ses transformations, parce qu'elle est lumineuse, et la caractériser plus sûrement encore par sa propriété essentielle, par sa radio activité ; voit ainsi qu'on peut la transvaser comme on ferait

1. D'après les remarquables expériences de MM. Braag et Kleeraan et d'après cei-es également très intéressantes de M11' Blanquies, les particules a émises par les différents corps sont bien identiques mais elles diffèrent par leur vitesse de projection .

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d'un gaz, qu'elle se partage entre deux tubes de capacité différente, en obéissant à la loi de Mariotte. qu'elle peut se condenser dans un tube refroidi, conformément au principe de Watt, qu'elle obéit de même à la loi de Gay-Lussac.

L'activité de l'émanation disparaît assez vite : en quatre jours elle est devenue la moitié de ce qu'elle était au début. Si Ton chauffe un sel de radium, l'émanation est rendue plus abondante; le résidu, qui n'a d'ailleurs pas diminué de poids d'une façon sensible, a perdu presque toute sa radio-activité, et ne la recouvre que petit à petit.

M. Rutherford, malgré les essais les plus variés, n'a pu engager l'émanation dans aucune réaction chimique; si c'est un corps gazeux, ce corps doit être de la famille de l'argon, et, comme lui, absolument inerte.

En étudiant le spectre du gaz dégagé par une dissolution d'un sel de radium, Sir W. Ramsay et M. Soddy ont remarqué que l'on obtenait d'abord, quand le gaz est radio actif, les raies des gaz de la famille de l'argon, puis, au fur et à mesure que l'activité disparaissait, le spectre changeait lentement et finissait par présenter l'aspect caractéristique de l'hélium.

On sait que l'existence de ce gaz a d'abord été décelée par l'analyse spectrale dans le soleil, puis sa présence a été constatée dans notre atmosphère et dans quelques minéraux qui se trouvent être ceux-là mêmes dont on a retiré le radium. Il se pourrait, donc qu'il préexistât dans les gaz extraits du radium ; une expérience remarquable de MM. Curie et Dewar semble cependant démontrer

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d'une façon probante qu'il n'en peut être ainsi : le spectre de l'hélium n'apparaît jamais au début dans le gaz provenant du bromure de radium pur, il se montre au contraire très nettement, à la suite des transformations radio-actives que oe sel subit.

Tous ces phénomènes étranges suggèrent des hypothèses audacieuses, mais pour les construire avec quelque solidité, ces hypothèses, il les faut étayer par le plus grand nombre de faits possible. Avant d'admettre une explication définitive des phénomènes qui ont leur siège dans les substances si curieuses qu'ils ont découvertes, M. et Mme Curie ont penséavecbeaucoupderaison qu'ils devaientd'abord enrichirnos connaissances, relativementà ces corps et aux effets produits par les radiations qu'ils émettent, de données exactes et précises.

C'est ainsi que P. Curie s'est particulièrement attaché à étudier la manière dont se dissipe la radio-activité de l'émanation et celle que cette émanation peut induire sur tous les corps.

L'étude de ces questions était l'objet des travaux de l'admirable physicien, lorsqu'un cruel accident, à jamais regrettable, est venu enlever à la science l'un de ses plus nobles représentants ; mais, déjà, son pénétrant génie était parvenu à des résultats fort importants.

La radio activité de l'émanation diminue suivant une loi exponentielle; la constante de temps qui caractérise cette diminution se termine facilement et avec précision, elle a une valeur très fixe, indépendante des conditions de l'expérience, indépendante aussi de la nature du gaz qui est maintenu en contact avec le radium et qui se charge de cette émanation; la régularité du phénomène

est si grande, qu'il pourrait, nous l'avons déjà dit servir à mesurer le temps : en 3.985 secondes, l'activité est toujours réduite de moitié.

La radioactivité induite sur un corps, qui a été mis longtemps en présence d'un sel de radium. disparait plus rapidement; le phénomène semble d'ailleurs plus complexe, la formule qui exprime la façon dont l'activité diminuera doit renfermer deux exponentielles; pour la retrouver théoriquement, il faut imaginer que l'émanation dépose sur le corps une première substance qui se détruit en donnant naissance à une seconde, cette seconde it à son tour en engendrant une troi-

e. La substance initiale et la finale seraient radio actives, la substance u ' aire ne le

t pas.

Si Ton porte d'ailleurs les corps activés à une

ture supérieure à 700°, il semble bien

qu'ils perdent par volatilisation des substances

qui y étaient con lensées et en même temps leur

i:é disparaît.

38 corps radio actifs ne se comportent pas d'une façon tn:it à fait semblable ; les corps qui renferment l'a; . mu m sont particulièrement riches en émanations: l'uranium au contraire ne semble pas en posséder. Ce corps néanmoins est le siège de transformations comparables à celles que l'étude de l'émanation révèle dans le radium; Sir W. Crookes a séparé de l'uranium une matière que Ton appelle aujourd'hui l'uranium X, cette matière est d'abord beaucoup plus active, mais son activité diminue rapidement, tandis que 1 uranium ordi-

, qui, lors de la séparation, avait perdu son la recouvre avec le temps; de même,

MM. Rutherford et Soddy ont découvert un thorium X par ['intermédiaire duquel le thorium ordinaire devrait passer pour produire son émanation et M. Giesel a décrit un actinium X jouant un rôle semblable entre l'actinium et son émanation.

Il n'est pas possible de donner un tableau complet qui représenterait, en quelque sorte, Farl généalogique des diverses substances radio actives ; divers auteurs ont déjà cherché à le faire, mais d'une façon prématurée; toutes les filiations ne sont pas aujourd'hui encore parfaitement connues et Ton reconnaîtra sans doute un jour que l'on a parfois décrit, sous des noms diuérents, des états identiques.

Disons seulement qu'à partir du radium, d'après l'opinion généralement admise aujourd'hui, huit transformations successives peuvent s'effectuer, dont cinq sont accompagnées d'expulsion de particules a, constituant probablement de l'hélium.

Le radium proviendrait d'ailleurs lui-même de l'uranium par l'intermédiaire de corps intermédiaires, l'actinium et i'ionium, dont la période de vie considérable est de l'ordre de centaines de milliers d'années. Le polonium serait le radium F; il n'engendrerait plus lui-même aucun corps transformable et son aboutissement définitif serait peutêtre le plomb.