PROPRIÉTÉS DE L'ÉMANATION DU RADIUM

Effets de phosphorescence.

L'émanation du radium provoque, d'une façon très intense, la phosphorescence d'un grand nombre de corps. Les réservoirs de verre contenant l'air chargé d'émanation sont lumineux; le verre de Thuringe est le plus sensible. Le sulfure de zinc de Sidot est particulièrement brillant sous l'action de l'émanation et donne alors une lumière très intense. On peut, par exemple, faire l'expérience au moyen d'un appareil constitué par un gros réservoir en verre dont l'une des moitiés est enduite de sulfure de zinc (fig. 33). On fait le vide dans ce réservoir par le tube T et on aspire ensuite de l'air chargé d'émanation provenant d'un réservoir A. Le tube A contient une solution de sel de radium, et l'émanation dégagée s'est accumulée dans la partie gazeuse. Dès qu'on ouvre le robinet R, le réservoir B devient très lumineux et la lumière émise par le sulfure de zinc est suffisamment intense pour qu'on puisse hre à 10 ou 20 centimètres du tube.

Diffusion de l'émanation.

Les sels de radium dégagent de l'émanation d'une façon continue. Cette émanation se répand peu à peu au milieu du gaz qui entoure le sel de radium ; elle se diffuse dans les gaz ; elle peut se propager d'un réservoir à un autre même par un tube capillaire.

L'étude de la diffusion de Fémanation par les tubes capillaires a permis de déterminer la valeur du coefficient de diffusion. La méthode employée est très simple; elle consiste à mesurer, en fonction du

temps, le rayonnement de Becquerel émis par un réservoir en verre rempli d'air activé. Ce réservoir communique avec l'atmosphère par un tube capillaire. La mesure du rayonnement du tube s'effectue au moyen de l'appareil décrit plus haut (fig. 28). De la mesure du rayonnement, on déduit la loi de l'écoulement de l'émanation.

FiG. 33. — Phosphorescence provoquée par rémanation du radium.

On trouve alors que la vitesse de l'écoulement de l'émanation est proportionnelle à la quantité d'émanation qui se trouve dans le réservoir; elle varie proportionnellement à la section du tube capillaire et en raison inverse de sa longueur. Le coefficient de diffusion de l'émanation dans l'air est égal à 0,10, à la température de 10 degrés. Il est donc voisin de celui de l'acide carbonique dans l'air, qui est égal à 0,15.

L'émanation du radium et la loi de Gay-Lussac.

L'émanation du radium suit la loi de Gay-Lussac; elle se dilate comme un gaz. L'expérience peut être faite de la manière suivante :

Deux réservoirs A et B (fig. 34) remplis d'émanation communiquent par un tube t. On mesure dans un condensateur cylindrique le rayonne-

Couraut

Fo-ur

Fig. 34. — Vérification de la loi de Gay-Lussac pour rémanation.

ment de l'un des tubes A, l'autre étant maintenu à la température ambiante. Si l'on porte ce dernier à une température supérieure T, le rayonnement du tube A augmente et subsiste aussi longtemps que l'on maintient B à la température T. La quantité d'émanation qui est entrée dans le réservoir B est bien la même que celle que Ton calculerait en appliquant la loi de Gay-Lussac.

Condensation de l'émanation.

MM. Rutherford et Soddy ont montré que l'émanation du radium se condense dans l'air liquide. Un courant d'air chargé d'émanation perd ses propriétés radioactives en traversant un serpentin plongé dans l'air liquide. L'émanation revient à son état primitif si l'on ramène le serpentin à la température ambiante ; cette vaporisation se

fait vers — 150 degrés. La température de condensation de l'émanation serait donc de — loO degrés.

Ce phénomène peut être mis en évidence, d'une manière très brillante, au moyen de l'appareil suivant (fig. 35) : une solution d'un sel de radium est placée en A dans un réservoir en verre qui peut communiquer, par l'intermédiaire de tubes t et i' et de robinets R et R', avec deux réservoirs R et C, enduits intérieurement de sulfure de zinc phosphorescent et dans lesquels on a préalablement fait le

Fjg. 35. — Condensation de Témanation dans l'air liquide.

vide. Si l'on porte l'appareil dans l'obscurité, le tube A seul est faiblement lumineux, mais si l'on ouvre le robinet R, l'énianation accumulée dans le tube A est aspirée et se répand dans le réservoir R en provoquant d'une façon intense la phosphorescence du sulfure de zinc qui y est conténti. Si ùiaîntenant on ouvre le robinet R', le réservoir G s'illumine à son tour. En même temps, on constate une diminution dans la luminosité de R : l'émanation se partage dans le rapport du volume de R à la somme des volumes de R et de G Enfin, si l'on plonge le réservoir G dans l'air liquide, ce réservoir augmente de luminosité pendant que l'éclat de R disparait : l'émanation s'écoule, en effet, peu à peu du réservoir R pour venir se condenser en G dans l'air liquide. On peut alors fermer le robinet R', et retirer l'appareil de l'air liquide ; toute l'émanation s'est accumulée dans la partie refroidie, le réservoir G seul est lumineux d'une façon très intense.

Distillation de la radioactivité induite.

Une lame de plaline activée, puis chauffée, perd la plus grande partie de son activité. Si, pendant la chauffe, on entoure la lame activée d'une autre lame maintenue froide, on constate que cette deuxième lame devient radioactive. Il y a transport de radioactivité. Le phénomène est du reste assez complexe. Les lois de désactivation des lames ainsi activées dépendent de la température à laquelle s'est effectuée la distillation. Dans ce phénomène, on peut admettre que c'est l'actinté qui distille de la lame activée ; la radioactivité induite des corps solides ne serait due qu'à une émanation condensée sur ceux-ci. L'ensemble des résultats obtenus permet de supposer que la radioactivité acquise par les corps solides affecte trois états successifs principaux et distincts. L'action de la température permet de les distinguer.

Radioactivité induite sur les substances qui ont séjourné en dissolution avec les sels de radium.

Quand on laisse en contact pendant quelque temps un sel dissous avec une solution de sel de radium, le sel prend une certaine activité et, si on le sépare du radium, il possède une activité induite. On peut, par exemple, activer par cette méthode un sel de baryum. Ce baryum activé reste actif après diverses transformations chimiques : son activité est donc une propriété atomique assez stable. Le chlorure de baryum activé se fractionne comme du chlorure de baryum radifère, les parties les plus actives étant les moins solublesdans l'eau et l'acide chlorhydrique étendu. Le chlorure sec est spontanément lumineux ; son rayonnement de Becquerel est analogue à celui du chlorure de baryum radifère. L'activité d'un tel produit peut atteindre mille fois celle de l'uranium. Cependant, au spectre, aucune des raies du radium ne peut être constatée ; de plus, l'activité du produit diminue et, au bout de trois semaines, elle est trois fois plus faible qu'au début.

Activité induite produite par des agents autres que les substances radioactives.

Il est intéressant de noter que divers essais ont été faits en vue de produire la radioactivité induite en dehors des substances radioactives.

M. Villard a soumis à Faction des rayons cathodiques un morceau de bismuth placé comme anticathode dans un tube de Grookes ; ce bismuth a été ainsi rendu actif, du reste d'une façon extrêment faible, car il fallait huit jours de pose pour obtenir une impression photographique. M. Mao Lennan a préparé des sels capables de décharger les corps chargés positivement.

Les études de ce genre offrent un grand intérêt. Si, en se servant d'agents physiques connus, il était possible de créer dans les corps primitivement inactifs une radioactivité notable, on pourrait espérer trouver ainsi la cause de la radioactivité spontanée de certaines matières.

Présence de l'émanation dans l'air et dans les eaux de source.

MM. Elster et Geitel ont montré que l'air atmosphérique conduit toujours l'électricité d'une façon sensible : il est toujours légèrement ionisé. Cette ionisation semble due à des causes multiples. D'après les travaux de MM. Elster et Geitel, l'air atmosphérique renferme en très petite proportion une émanation analogue à celle émise par les corps radioactifs. Au sommet des montagnes, l'air atmosphérique contient plus d'émanation que dans la plaine ou au bord de la mer. Enfin l'air des caves et des cavernes est particulièrement chargé d'émanation. On obtient encore de l'air très riche en émanation en aspirant, au moyen d'un tube enfoncé dans le sol, l'air qui y est contenu.

On a reconnu la présence de l'émanation du radium dans les gaz extraits de certaines eaux minérales naturelles. Il est possible que les actions physiologiques curatives de ces eaux soient dues en partie aux

principes radioactifs qui y sont contenus. Il va là, pour la thérapeutique, une question d'une très grande importance.

L'air provenant des eaux de mer ou de rivière est à peu près exempt d'émanation.

Dès le début de leurs recherches, MM. Elster et Geitel se sont demandé si la radioactivité acquise par l'air était due à un corps actit contenu dans l'air lui-même, et, dans ce cas, la source de l'émanation serait inséparable de l'air, ou si il existait en dehors de l'air, et alors il fallait déterminer par quelle voie l'émanation y parvenait. Le premier point a été facilement élucidé.

MM. Elster et Geitel ont enfermé, dans une chaudière bien close, un volume d'air de 23 mètres cubes. Ils déterminaient la radioactivité de l'air en tendant à l'intérieur de la chaudière des fils d'aluminium portés à un potentiel négatif élevé, ils déterminaient ensuite l'activité acquise par le fil. Une expérience effectuée dans ces conditions, plusieurs semaines après la fermeture de la chaudière, a donné des résultats négatifs, des fils qui s'activaient au début sont restés inactivés quelques semaines après ; il n'y a donc pas de corps radioactif dans l'air. La source de l'émanation ne peut être qu'extérieure.

La teneur exceptionnellement grande en émanation de l'air des caves et des grottes a conduit à la conclusion que cette dernière doit provenir des parois, ou du moins sortir par diffusion du sol environnant.

Cette conclusion a été pleinement vérifiée par l'expérience; l'air aspiré du sol est radioactif. Si l'on enfonce de quelques centimètres dans le sol une grande cloche métalhque, on a un appareil qui fonctionne comme source permanente d'air chargé d'émanation.

En mer, où les sorties de gaz du sol font défaut, l'émanation est beaucoup plus faible que sur la terre ferme.

Les eaux provenant de sources profondes, et surtout les eaux thermales, sont très riches en émanation, il en est de même du pétrole brut qui n'a pas été raffiné par distillation. Il est logique de penser que ces liquides ont recueilli l'émanation des corps radioactifs répandus dans le sol. MM. Elster et Geitel ont pu séparer des produits assez actifs de matières telles que les argiles (argiles de Fango) et, dans tous les cas, ils ont retrouvé les phénomènes produits par le radium.

Il semble donc que ce sont des traces infinitésimales de radium répandues partout qui sont la source de la radioactivité de l'air enfermé dans les pores de la terre et de Fair atmosphérique.

Il est possible que les actions physiologiques de l'air des montagnes et de certaines régions soient dues en partie à l'émanation contenue dans l'air.

Nature de l'émanation.

M. Rutherford admet que l'émanation du radium est un gaz matériel radioactif, de la famille de l'argon. Les propriétés précédemment énoncées tendent en effet à montrer qu'à bien des points de vue, l'émanation du radium se comporte comme un gaz véritable.

Quand on met en communication deux réservoirs en verre, dont l'un contient de l'émanation tandis que l'autre n'en contient pas, l'émanation se diffuse dans le deuxième réservoir et, quand l'équilibre est établi, on constate que l'émanation s'est partagée entre les deux réservoirs dans le rapport des volumes. L'émanation obéit aux lois de Mariotte et Gay-Lussac; elle se diffuse dans l'air, suivant la loi de diffusion des gaz; enfin, elle se condense à basse température, comme un gaz liquéfiable.

Cependant, certains points sont encore bien difficiles à interpréter à l'heure actuelle par cette hypothèse. Ainsi, on n'a pas encore observé de pression due à l'émanation, ni la présence bien nette d'un spectre caractéristique. Aucune réaction chimique n'a pu être obtenue avec l'émanation. Enfin, toutes nos connaissances relatives aux propriétés de l'émanation résultent de mesures de radioctivité.

Il convient toutefois d'ajouter que les recherches récentes sur l'émanation donnent une grande valeur à l'hypothèse d'un gaz matériel radioactif.

Dégagement d'hélium produit par les sels de radium.

MM. Ramsay et Soddy ont constaté la présence d'hélium dans les gaz qui ont séjourné un certain temps dans une ampoule scellée contenant un sel de radium.

La présence de l'hélium s'est manifestée d'une façon constante dans diverses expériences, et ce gaz a pu être nettement caractérisé par son spectre, obtenu au moyen d'un tube de Geissler. Les raies de l'hélium étaient, de plus, accompagnées de trois raies inconnues.

MM. Ramsay et Soddy ont fait une autre série d'expériences, dans laquelle ils accumulaient l'émanation du radium par condensation dans l'air liquide; ils étudiaient ensuite le spectre de l'émanation au moyen d'un tube de Geissler. Ils ont retrouvé les raies nouvelles. Quant à l'hélium, il était absent du gaz au début des expériences, mais, peu à peu, le spectre de l'hélium est apparu et a augmenté d'intensité d'une façon permanente; d'autre part, les raies nouvelles disparaissaient peu à peu. Il résulte de là qu'il est possible de supposer que l'héhum est l'un des produits de destruction de l'émanation. Cette production d'hélium est liée à la disparition de l'activité du mélange gazeux.

Il est aisé de comprendre l'importance de ce résultat, qui peut s'interpréter en admettant que l'hélium a été créé par l'émanation du radium; on se trouverait là en présence d'un cas de transmutation des corps simples : le radium donnant naissance à l'hélium.

Ce résultat, si surprenant, est cependant en accord avec le fait que l'hélium se trouve seulement dans les minéraux contenant de l'uranium et du radium, et se dégage de ces minéraux quand on les chauffe.

Des expériences en cours tendent à confirmer d'une façon très nette ces résultats, d'une importance fondamentale.