CHAPITRE XVI

Rayons uraniques. — Au commencement de l'année 1896, AI. H. Becquerel (') découvrit que les sels d'urane, et Turanium lui-même, émettent spontanément, sans apport d'énergie apparent, des rayons possédant la propriété de décharger les corps électrisés, d'impressionner les plaques photographiques, et capables de traverser des corps opaques, papier noir, lames métalliques, etc. L'intensité des effets obtenus était toutefois très faible : un fragment d'uranium, placé au contact d'une plaque sensible, ne donne une impression bien nette qu'au bout de^ plusieurs heures dépose.

Ce phénomène remarquable n'est aucunement analogue à la phosphorescence ordinaire. Celle-ci ne se manifeste en effet qu'après exposition à la lumière ou dans le cas d'une action chimique : elle exige en outre que le corps considéré soit à un état physique et chimique déterminé : le sulfure de zinc par exemple, n'est phosphorescent que s'il est préparé dans certaines conditions, et il suffît de le transformer en oxyde pour que la phosphorescence disparaisse. Il en est tout autrement pour l'uranium : que ce métal soit placé dans l'air ou dans le vide, qu'il ait été exposé ou non à la lumière, qu'on le fasse entrer dans quelque combinaison que ce soit, sa propriété radiante persiste toujours, avec une intensité qui ne dépend que de la proportion d'uranium contenue dans le composé où on a fait entrer ce métal ; il s'agit donc ici d'une

(i) Comptes rendus, t. GXXII, p. 420, 501,559,689, 762, 1086; t. GXXIII, p. 855 (1896).

ViLLARD. Rayons cathodiques, 8

Il4 LES CORPS RADIO-ACTIFS

propriété atomique, et la source d'énergie qui alimente cette émission de rayons, nous est totalement inconnue.

Le thorium (^) et ses composés émettent également des rayons analogues à ceux de l'uranium/. La puissance radioactive du thorium est un peu supérieure à celle de l'uranium.

Dans une série de recherches sur cette question ('-), M. et ]y[me Curie ont découvert que la pechblende, même débarrassée d'urane est parfois plus active que l'uranium lui-même. Une séparation méthodique des métaux de la pechblende a permis de reconnaître que la radio-activité appartient plus particulièrement aux composés de bismuth et à ceux de baryum extraits de ce minerai.

Par une série de fractionnements, les auteurs précédents sont arrivés à obtenir des sels de bismuth ou de baryum dont l'activité dépasse 5o ooo fois celle de l'uranium. Les rayons émis par quelques grammes de ces produits illuminent nettement le platino-cyanure de baryum à 5o cm de distance et déchargent en quelques secondes un électroscope. Le nom de Polonium et celui de Radium ont été donnés aux éléments hypothétiques qui accompagnent ainsi le bismuth et le baryum et auxquels cette radio-activité peut être attribuée. Le radium a pu être caractérisé spectralement par M. Demarçay (^).

Dans la même voie, M. Debierne('') a obtenu des composés extrêmement actifs renfermant très probablement un élément voisin du thorium, et auquel il a donné le nom d'Actinium,

Les rayons du Polonium ont une puissance de pénétration très faible et sont arrêtés par de minces lames métalliques. Ceux du radium traversent au contraire facilement des lames de verre ou de métal d'un centimètre d'épaisseur.

Le caractère spontané de l'émission du radium est particulièrement frappant. L'intensité du rayonnement émis par les sels de baryum radifère augmente en effet jusqu'à quintupler quelques jours après la préparation. La dépense d'énergie est également très apparente : les rayons du radium ozonisent 1 air et d'autre part rendent phosphorescent le sel qui les

(i) M'"o Curie. Coînptes rendus^ t. GXXVI, p. iioi (1898).

(2) Comptes rendus^ t. GXXVfl, p. 175 et i2o5 (1898).

(3) Comptes rendus, t. GXXIX, p. 716(1899).

(4) Comptes rendus, t. CXXIX, p. 698 {1899), et GXXX, p. 90G (1900).

' RAYONS DEVIABLES DU RADIUM Il5

émet (*) : on réalise ainsi une source de lumière qui semble ne consommer aucun travail : cependant l'énergie totale rayonnée par un centimètre carré de matière, sous une épaisseur de I mm correspond à une dépense de un joule en 600 heures environ.

Radio-activité induite (2). — M. et M"^^ Curie ont découvert que les substances ordinairement inactives acquièrent une radio-activité parfois considérable quand on les expose aux rayons du polonium ou du radium. Les divers corps soumis à l'expérience (zinc, aluminium, laiton, plomb, gélatine, bismuth, nickel, carbonate de baryum, sulfure de bismuth, papier) se comportent sensiblement de même à cet égard. L'effet obtenu est maximum en mettant la substance à impressionner au contact par exemple de chlorure de baryum radifère très actif (30 000 fois l'activité de l'uranium). La radio-activité acquise dans ce cas, mesurée après lavage de la plaque impressionnée, atteint plusieurs centaines de fois celle de l'uranium. Le phénomène se produit également à distance et l'activité induite atteint encore 5o fois celle de l'uranium : elle n'est pas diminuée par le lavage, ce qui exclut l'idée de poussières actives transportées. D'ailleurs le résultat est à peu près le même si la substance agissante est enfermée dans une boîte close, les rayons sortant par l'une des parois, faite pour cela d'une feuille d'aluminium.

Cette radio-activité induite disparaît lentement avec le temps. Au bout de deux ou trois heures elle est réduite au dixième environ de sa valeur initiale.

Rayons déviables du radium (•^) . — Vers la fin de l'année 1899, MM. Stefan Meyer et Schweidler ('^) et M. Becquerel (s) ont constaté qu'une partie des rayons du radium est déviée par un champ magnétique.

(i) Surtout dans le cas du bromure ou du chlorure de baryum radifère.

(2) Comptes rendus, t. GXXÏX, p. 714 (1899).

(3) Tout récemment M. H. Becquerel a reconnu que l'uranium émet aussi des rayons dé viables par un champ magnétique {Comptes rendus, t. GXXX,p. "i583).

(4) Phijsikalische Zeitschrift,n'* 10, p. ii3 (1899).

(5) Comptes rendus, t. GXXIX, p. 996 et 1201 (1899), et t. GXXX, p. 206 (1900).

Il6 LES CORPS RADIO-ACTIFS

Voici par exemple l'une des expériences réalisées par M. Becquerel : un fragment de sel actif est disposé dans une petite coupelle en plomb sur le bord d'une plaque photographique disposée horizontalement la gélatine en dessous. Le tout est placé dans un champ magnétique parallèle au bord de la plaque : les rayons déviables décrivent des trajectoires circulaires ou hélicoïdales et vont impressionner la couche sensible après avoir effectué un tour presque complet. Au moyen d'un petit écran on peut reconnaître la forme de ces trajectoires en cherchant où il faut placer cet écran pour obtenir son ombre sur le cliché.

La déviation magnétique a lieu suivant les mêmes lois que pour les rayons cathodiques, elle est accompagnée d'une dispersion indiquant la complexité de ce rayonnement. Mais le spectre magnétique de ces rayons est continu, ce qui n'a pas lieu pour les rayons cathodiques des tubes de Crookes. La puissance de pénétration est liée à la déviation magnétique, les rayons les plus déviés étant les moins pénétrants.

L'analyse complète (^) du rayonnement du radium se fait aisément en recevant sur une plaque photographique, suivant une incidence presque rasante, un faisceau de rayons défini par une fente et provenant d'une source étroite. La plaque étant placée perpendiculairement aux lignes de force d'un champ magnétique de quelques centaines d'unités, on obtient un cliché donnant les trajectoires des divers rayons, c'està-dire : i^ un faisceau dévié et étalé, formé de rayons diversement déviables jusqu'à un certain minimum qui correspond au bord le moins dévié et assez net du faisceau ; i^ un faisceau parfaitement rectiligne, bien distinct du premier, beaucoup moins intense que lui (^), mais formé de rayons capables d'impressionner à peu près également trois plaques sensibles superposées, c'est-à-dire extrêmement pénétrants. Si la pose est courte, et si entre la source et la plaque on n'interpose aucun obstacle, ou seulement de l'aluminium battu (pour arrêter la lumière du sel phosphorescent) on a encore deux faisceaux, mais celui qui est rectiligne est le plus intense : par contre il est limité à quelques centimètres et l'interposition d'une mince

(i) ViLLARD. Comptes rendus, t. GXXX, p. 1178 (1900). (2) Si la plaque sensible est enveloppée de papier noir.

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lame d'aluminium le supprime. Il est formé des rayons non déviés très intenses et très absorbables dont l'existence a été reconnue par M. et M"^® Curie. Le radium émet donc trois rayonnements distincts dont un seul déviable et comparable au rayonnement cathodique.

Signalons immédiatement ce fait remarquable que ces rayons déviables, dont l'analogie avec les rayons cathodiques est évidente, suivent dans l'air ordinaire des trajectoires nettement définies, alors que les rayons de Lénard se diffusent rapidement si la pression n'est pas très réduite.

La déviation magnétique observée implique le transport de charges négatives et par suite la déviation électrostatique. Dans une série d'expériences très délicates M, Becquerel (^) a pu observer cette déviation et la mesurer. En raison de la faible intensité du rayonnement il était nécessaire de maintenir constant pendant un temps très long, une heure environ, un champ électrique intense produit entre deux plateaux reliés aux pôles d'une machine statique. Une autre difficulté résultait de la dispersion produite par la déviation. Les mesures n'étaient évidemment susceptibles d'interprétation que rapportées à des rayons d'espèce définie.

Malgré ces difficultés, M. Becquerel a pu comparer les déviations magnétiques et électriques d'un même rayon.

Gomme on l'a vu à propos des rayons cathodiques, on peut déduire de là, dans l'hypothèse de l'émission matérielle, le

rapport de la charge électrique à la masse d'une particule,

et la vitesse de cette particule. La valeur de — a été trouvée

à peu près identique au rapport correspondant pour lès rayons

cathodiques (— =10"^). La vitesse des particules serait

toutefois plus grande et, pour les rayons considérés, serait comprise entre la moitié et les deux tiers de la vitesse de la lumière.

Electrisation des rayons du radium (2). — La constatation directe du transport de charges négatives a été faite par M. et

(i) Comptes rendus, t. CXXX, p. 809 (1900). (2) Comptes rendus, t. CXXX, p. 647 (1900).

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]\^me Curie : les rayons du radium pénétraient dans un bloc de plomb représentant le cylindre de Faraday employé par M. J. Perrin, et relié à un électromètre. Ce bloc était entouré d'une enceinte métallique mince reliée au sol, et l'intervalle était rempli d'un diélectrique solide (ébonite ou paraffine) de manière à éviter la décharge du bloc par Tair traversé par les rayons. Dans ces conditions, le bloc de plomb se charge négativement. Inversement si le sel radio-actif est mis à la place du plomb, les rayons émis emportent au dehors l'électricité négative, et l'électromètre accuse une charge positive.

Il est tout à fait extraordinaire qu'un corps émette spontanément de l'électricité, le fait est cependant incontestable et on peut admettre sans hésitation que les rayons déviables du radium sont semblables aux rayons cathodiques ; ce sont des rayons cathodiques naturels.

Parleurs effets chimiques (^) (formation d'ozone, colorations produites dans le verre, le sel gemme, etc.), les rayons dont il s'agit se rapprochent encore de ceux qui sont émis par la cathode d'un tube de Crookes.

Grâce aux belles recherches de M. et M^^ Curie, il est maintenant possible d'étudier les rayons cathodiques à l'air libre, et sans source électrique artificielle : c'est un résultat que personne, il y a quelques années, n'aurait osé prévoir.

(i) M. et lVI'"e Curie. Comptes rendus, t. GXXIX, p. 823 (1899).