LA DÉSAGRÉGATION DE LA MATIÈRE ET L'ÉNERGIE ATOMIQUE

Malgré des incertitudes qui ne sont pa? encore ^ toutes dissipées, l'on ne saurait cependant rier que les expériences les plus récentes Tardent de plus en plus vraisemblable cette idée qu'on assiste chez

les corps radioactifs à de véritables transforma? tions de la matière.

M. Rutherford, M. Soddy et plusieurs autre? physiciens arrivent à se représenter les phénomènes de la façon suivante : un corps radioactif est formé d'atomes peu stables, pouvant se détacher spontanément de la substance, en même temps d'ailleurs qu'ils se divisent eux-mêmes en leurs deux parties constitutives essentielles, l'électron négatif et le reste, l'ion positif; les premières constituent les rayons p, les seconds les rayons a.

L'émanation est sans doute composée d'ions a ayant aggloméré quelques molécules autour d'eux. M: Rutherford a en effet démontré que l'émanation était chargée d'électricité positive ; cette émanation peut, à son tour, se détruire, en donnant naissance à de nouveaux corps.

Après le départ des atomes, enlevés parle rayonnement, le corps qui reste acquiert de nouvelles propriétés; il peut cependant être encore radioactif et perdre ainsi de nouveaux atomes.

Les diverses stades que l'on rencontre dans l'évolution de la substance radio-active ou de son émanation correspondent aux divers degrés de la désagrégation atomique. MM. Rutherford et Soddy les ont décrits avec netteté dans le cas de l'uranium et du radium ; pour le thorium les résultats sont moins satisfaisants. L évolution se continuera jusqu'à ce que soit atteinte finalement une condition atomique stable, qui, parce qu'elle sera stable, ne sera plus radio-active.

Il est possible, par des considérations analogues h celles qui ont déjà été exposées dans d'autres

LLU RAYONS CATHODIQUES 269

as, de se faire une idée du nombre lotil des paricules expulsées par 1 gramme de radium par seconde; M. Iluthenord trouve, dans ses évaluations les plus récentes, que ce nombre serait voisin de 2,5x1g11, en calculant le nombre d'atomes que possède vraisemblablement ce gramme de radium, d'après la valeur du poids atomique, et en supposant que chaque particule libérée correspond a la destruction d'un atome, on trouve que la moitié du radium devrait disparaître en 1,280 ans; on conçoit dès lors qu'il n'ait pas encore été possible de mettre en évidence des pertes de poids sensibles^).

Sir W. Ramsay et M. Soddy étaient arrivés à un résultat semblable, en cherchant à évaluer la masse de l'émanation par la quantité d'hélium produite.

Si le radium se transforme ainsi de telle façon que son activité ne persiste pas à travers ies âges, il perd, petit à petit, la provision d'énergie qu'il avait au début et ses propriétés ne fourniront aucun argument valable que l'on puisse opposer au principe de la conservaiion de l'énergie. Pour tout faire rentrer dans Tordre, il suffit d'admettre que le radium possédait, à l'état potentiel, lorsqu'il a été préparé, une quantité d'énergie finie, qui se dissipe petit à petit : ainsi un système chimique composé par exemple de zinc et d'acide sulfurique renferme lui aussi, à l'état potentiel, de l'énergie qui, si l'on ralentit la réaction par quelque dispositif convenable, en amalgamant par

1. La durée de la vie de l'uranium serait de l'ordre da 5X109 années et celle du thorium de 1010 annéss.

exemple le zinc et en constituant avec les éléments une pile que Ton fera travailler sur une grande résistance, s'épuisera avec une lenteur aussi grande que l'on voudra.

On ne saurait donc, en aucune façon, êlre surpris devoir une combinaison qui, comme la combinaison atomique du radium, n'est pas stable, puisqu'elle se désagrège et se consume sans cesse' capable de libérer spontanément de l'énergie, mais ce qui peut étonner un peu au premier abord, c'est la valeur considérable de cette énergie.

P. Curie a évalué directement, à l'aide du calorimètre, la quantité d'énergie libérée en la mesurant tout entière sous forme de chaleur; le dégagement de chaleur rapporté à un gramme de radium métallique est uniforme et atteint 100 calories par heure. Il faut, par suite, admettre qu'un atome de radium, en se désagrégeant, libère 30,000 fois plus d'énergie qu'une molécule d'hydrogène n'en dégage en se combinant avec un atome d'oxygène pour donner une molécule d'eau.

On peut se demander comment l'édifice atomique du corps actif peut être construit pour contenir une si grande provision d'énergie ; remarquons que pareille question pourrait se poser dans des cas connus de toute antiquité, comme celui des systèmes chimiques, et que jamais une réponse satisfaisante n'a pu être donnée, cet insuccès ne surprend personne parce que l'on s'habitue à tout, même à la défaite.

Lorsqu'il s'agit d'un problème nouveau, on n'est vraiment pas en droit de se montrer plus exigeant et cependant il se trouve des personnes qui refusent d'admettre l'hypothèse de la désagrégation

atomique du radium parce que Von ne peut leur présenter un plan complet de cet ensemble comoiexe ou'ftst. un atome.

L'idée la plus naturelle est peut-être celle qui est suggérée par la comparaison avec les phénomènes astronomiques où nos observations nous font le mieux connaître les lois du mouvement ; elle correspond aussi à la tendance qu'a toujours eu l'esprit de l'homme, de rapprocher l 'infiniment petit de l'infiniment grand. On envisagera l'atome comme une sorte de système solaire ; autour du soleil formé par l'ion positif gravitent, en nombre considérable, les électrons; il peut se faire que certains de ces électrons ne soient plus retenus dans leur orbite par l'attraction électrique du reste de l'atome et soient projetés en dehors, telle une petite planète ou une comète qui s'échappe vers les espaces stellaires; les phénomènes de l'émission de la lumière nous obligent à penser que les corpuscules tournent autour du noyau avec des vitesses extrêmes, qu'ils effectuent des millions de milliards de révolutions par seconde, on conçoit dès lors que, malgré sa légèreté, un atome ainsi constitué puisse posséder une énergie énorme.

D'autres auteurs imaginent que l'énergie des corpuscules est due principalement à des rotations extrêmement rapides de ces éléments sur euxmêmes. Lord Kelvin & dressé, sur un autre modèle, le plan d'un atome radio-actif capable de chasser un électron avec une force vive considérable; il suppose un atome sphérique formé de couches concentriques d'électricité positive et négative disposées de manière que l'action extérieure soit nulle et aue, néanmoins, la force

CtZ LA PHYSIQUE MODERIfS

:iée du centre soit répulsive pour certaine? valeurs quand l'électron est à l'intérieur.

Les physiciens les plus prudents et les plus respectueux des principes établis peuvent, sans aucun scrupule, admettre l'explication de la radio-activité du radium par une dislocation de son édifice moléculaire; la matière dont il est constitué évolue. d'un état initial donné, instable, elle marche vers un autre état stable ; c'est, en quelque sorte, une transformation allotropique lente qui s'effectue par un mécanisme au sujet duquel nous avons, en somme, plus de renseignements que pour d'autres transformations analogues ; le seul étonnement que nous puissions ressentir vient, précisément, de la pensée que nous pénétrons ainsi brusquement et profondément d'ans le fond même des choses.

Mais ceux qui ont un peu plus d'audace ne résistent pas facilement à la tentation de faire des généralisations hardies ; on peut imaginer que cette propriété, découverte déjà chez beaucoup de substances où elle existe à des degrés plus ou moins marqués, est. avec des différences d'intensité, commune à tous les corps et que Ton se trouve ainsi en présence d'un phénomène dérivant d'une qualité essentielle de la matière. Tout récemment M. Ilulherford^) a démontré, dans une belle série d'expériences, que les particules a du radium cessent d'ioniser les gaz lorsqu'on leur fait perdre leur vitesse, elles sont arrivées, comme dît M. Rutherford, à la fin de leur carrière, maib elles n'en existent pas moins cependant.il se pourrait, par suite, que beaucoup de corps émissent

1. Curie avait déjà observé que l'action ionisante c'arrè;* brusquement À une distance déterminée da la source.

des particules semblables sans que l'on s'en aperçût aisément, puisque l'action électrique, par laquelle on manifeste d'ordinaire ce phénomène de la radioactivité, serait, dar.s ce cas, devenu très faible.

Si l'on croit ainsi que la radioactivité est un phénomène absolument général, Ton se trouve en face d'un nouveau problème : on ne pourra plus assimiler les transformations des corps radioactifs à des transformations allotropiques-, puisque jamais aucune forme définitive ne pourra être atteinte et que la désagrégation se continuera ndéfiniment jusqu'à la dislocation complète de l'atome; le phénomène peut, il est vrai, avoir une durée qui se chiffrera peut-être par des milliards de siècles, mais cette durée, qui n'est qu'un instant dans l'infini du temps, importe peu; nos habitudes d'esprit n'en seront pas moins, si nous adoptons une telle conception, très profondément troublées : il nous faudra abandonner cette idée, à laquelle nous étions instinctivement attachés, que la matière ordinaire est ce qu'il y a de plus stable dans l'Univers et nous devrons, au contraire, admettre qu'un corps quelconque est une sorte d'explosif qui se décompose avec une grande lenteur. 11 n'y a là, quoi que l'on ait pu dire, rien de contraire à aucun des principes sur lesquels repose l'énergétique ; mais une telle hypothèse entraine des conséquences qui doivent au plus haut point intéresser le philosophe, on sait avec quel!-e ardeur entraînante et quelle éloquente hardiesse M. Gustave Le Bon a développé toutes ces conséquences dans son livre sur l'évolution de la matière.

Il n'est plus guère de physicien qui n'adopte aujourd'hui, sous une forme ou sous une autre.

wi4 LA PHYSIQUE JIODERNS

l'hypothèse balistique; tous les faits nouveau-"" viennent, grâce à elle, si heureusement se coot donner, qu'elle satisfait de plus en plus notre -prit, on ne saurait toutefois affirmer qu'elle s'impose d'une façon absolue.

Une autre manière de voir semblait même, au début, lorsque l'on pouvait croire inépuisable l'énergie rayonnée par les corps radio-actifs, plus dlausible^et plus simple : on pouvait croire que la source de cette énergie était à l'extérieur de ces corps, et cette idée peut encore parfaitement se soutenir aujourd'hui.

Le radium serait alors considéré comme un transformateur empruntant de l'énergie au milieu extérieur et la restituant sous i'ofme de radiation. 11 n'est même pas impossible d'admettre que l'énergie, que l'atome de radium soutirerait au milieu qui l'environne, servirait à entretenir non ,ent la chaleur qui se dégage et son rayonnement complexe, mais même la dissociation supposée endothermique de cet atome. Telle paraît être l'idée de M. Debierne et aussi celle de :t. Sagnac Il ne semble pas, d'après l'expérience, ;ue l'énergie empruntée puisse être une partie de la chaleur du milieu ambiant; aussi bien un tel phénomène serait contraire au principe de Carnot, <i l'on veut (nous avons vu d'ailleurs combien cette extension est contestable) étendre ce principe .iux phénomènes qui se produisent dans le sein même des atomes.

I s'a iresser aussi à une forme plus noble de .énergie et se demander si l'on n'est pas, pour la première fois, en présence d'une transformation de l'énergie gravifîque. Il peut être singu-

lier, mais il n'est pas absurde, de supposer que l'unité de masse du radium n'est pas attirée vers ia terre avec la même intensité qu'un corps inerte ; M. Sagnac a entrepris des expériences curieuses pour étudier les lois de la chute d'un morceau de radium, elles sont fort délicates et ce très adroit et très ingénieux physicien n'a pu encore les achever^); supposons qu'il parvienne à démontrer que l'intensité de la pesanteur est plus petite pour le radium que pour le platine ou le cuivre, avec lequel on fait d'ordinaire les pendules qui servent à vérifier la loi de Newton, il serait loisible de continuer à penser que les lois de l'attraction universelle sont parfaitement exactes pour les astres, que la pesanteur est bien un cas particulier de l'attracLion universelle, mais que cependant, dans le cas des corps radio actifs, une partie de l'énergie gravifique se transforme quand elle évolue et apparaît sous la forme du rayonnement actif.

Mais cette explication aurait évidemment besoin, pour être admise, d'être appuyée sur de très nombreux faits ; il paraîtrait sans doute encore plus vraisemblable que l'énergie empruntée par le radium au milieu extérieur est quelqu'une de celles qui sont encore inconnues, parce qu'elles n'agissent pas sur nos sens, mais dont un vague instinct nous fait soupçonner l'existence autour de nous.

1. En réalité M. Sagnac opérait d'une façon inverse : ii prenait deux poids égaux d'un sel de radium et d'un sel de baryum, qu'il faisait osciller successivement dans une balance de torsion. Si les durées d'oscillation étaient différentes, on devrait conclure que les masses mécaniques ne sont pas les mêmes pour radium et pour le baryum.

~'Û là PHYSIQUE MODERNE

Il est incontestable, d'ailleurs, que des radiations actives sillonnent de toutes parts l'atmosphère ; celles du radium pourraient être des radiations secondaires renvoyées par une sorte de phénomène de résonnance.

Des expériences de MM. Elster et Guitel ne sont pas cependant favorables à cette manière de voir. Si Ion entoure un corps actif par une enceinte radio-active, on devrait former un écran qui empêcherait ce corps de recevoir l'impression de l'extérieur, et, cependant, on n'aperçoit aucune diminution dans l'activité* que présente une certaine quantité de radium lorsqu'on s'enfonce, à une profondeur de 800 mètres au-dessous du sol, dans une région renfermant une quantité notable de pechblende. Ces résultats négatifs sont, en revanche, autant de succès pour les partisans de l'explication de te radio-activité par l'énergie atomique.