OI

en faisant pénétrer les rayons dans Fintérieur d'un cylindre de Faraday en relation avec rélectromètre (').

On pouvait déjà se rendre compte, d'après les expériences qui précèdent, que la charge des rayons du produit i-adiant emplové était considérablement plus faible que celle des rayons cathodiques.

Pour constater un faible dégagement d'électricité sur le conducteur qui absorbe les rayons, il faut que ce conducteur soit bien isolé électriquement; pour obtenir ce résultat, il est nécessaire de le mettre à labri de l'air, soit en le plaçant dans un tube avec un vide très parfait, soit en l'entourant d'un bon diélectrique solide. C'est ce dernier dispositif que nous avons employé.

Un disque conducteur MM {fig- 4) est relié par la tige métal-

Fis. 4.

lique t à l'électromètre ; disque et tige sont complètement entourés de matière isolante iiii; le tout est recouvert d'une enveloppe métallique EEEE qui est en communication électrique avec la terre. Sur l'une des faces du disque, l'isolant pp et l'enveloppe métallique sont très minces. C'est cette [face qui est exposée au rayonnement du sel de baryum radifère R, placé à l'extérieur dans une auge en plomb (-). Les ravons émis par le radium traversent l'enveloppe métallique et la lame isolante pp et sont absorbés par le disque métallique MM. Celui-ci est alors le siège d'un dégage-

( ' ) Le dispositif du cylindre de Faradaj' n'est pas nécessaire, mais il pourrait présenter quelques avantages dans le cas où il se produirait une forte ditfusion des raj'ons par les parois frappées. On pourrait espérer ainsi recueillir et utiliser ces rayons diffusés, s'il y en a.

(^) L'enveloppe isolante doit être parfaitement continue. Toute fissure remplie d'air allant du conducteur intérieur jusqu'à l'enveloppe métallique est une cause de courant dû aux forces électromolrices de contact utilisant la conductibilité de l'air sous l'action du radium.

4o2 OEUVRES DE P. CIRIE.

inenl continu et constant d'électricité néf;ati\e que l'on constate à l'électroniètre et que Ton mesure à l'aide du cjuartz piézoélectrique.

Le courant ainsi créé est très faible. Avec du clilorure de baryum radifère très actif formant une couche de 2'^'"', 5 de surface et de o'^'",2 d'épaisseur, on obtient un courant de l'ordre de grandeur de io~'' ampère, les rayons utilisés ayant traversé, avant d'être absorbés par le disque MM, une épaisseur d'aluminium de o'"'",oi et une épaisseur d'ébonite de o""",.^.

Nous avons employé successiAcnient du jjlomb, du cuivre et du zinc jiour le disque MM, de lébonile et de la paraffine [)our l'isolant; les résultats obtenus ont été les mêmes.

Le courant diminue quand on éloigne la source radiante R, ou quand on emploie un produit moins actif.

Nous avons encore obtenu les mêmes résultats en remplaçant le disque MM par un cylindre de Faraday rempli d'air, mais en\eloppé extérieurement par une matière isolante. L'ouverture du cylindre, fermée par la plaque isolante mince pp. était en face de la source radiante.

Enfin nous avons fait l'expérience inverse, qui consiste à placer l'auge de plomb avec le radium au milieu de la matière isolante et en relation avec l'électroniètre i^fig- 5), le tout étant enveloppé par l'enceinte métallique reliée à la terre.

Dans ces conditions, on observe à l'électroinètre que le radium

Fig. 5.

Terre

prend une cliarge positive et égale en grandeur à la charge négative de la première expérience. Les rayons du radium traversent la plaque diélectrique mince pp et quittent le conducteur intérieur en einporlanl de l'électricité négative.

Les rayons non déviables du radium n'interviennent pas dans ces expériences, étant absorbés presque totalement par une épaisseur extrêmement faible de matière. La méthode qui \ientdêlre

SUBSTANCES RADIOACTIVES. 4o3

décrite ne convient pas non plus pour l'étude de la charge des rayons du polonium, ces rayons étant également très peu pénétrants. Nous n'avons observé aucun indice de charge avec du polonium, qui émet seulement des rayons non déviables, mais, pour la raison qui précède, on ne peut tirer de cette expérience aucune conclusion.

\insi, dans le cas des rayons déviables du radium, comme dans le cas des rayons cathodiques, les rayons transportent de l'électricité. Or, jusqu'ici on n'a jamais reconnu l'existence de charges électriques non liées à la matière. On est donc amené à se servir, dans l'étude de l'émission des rayons déviables du radium, de la même théorie que celle actuellement en usage dans l'étude des rayons cathodiques. Dans cette théorie balistique, qui a été formulée par Sir W . Crookes, puis développée et complétée par M. J.-J. Thomson, les rayons cathodiques sont constitués par des particules matérielles extrêmement ténues qui sont lancées par la cathode a\ ec une très grande vitesse et qui sont chargées d'électricité négative. On peut de même concevoir que le radium envoie dans l'espace des particules matérielles chargées négativement.

Un échantillon de radium qui serait isolé électriquement dune façon parfaite se chargerait spontanément en peu de temps à un potentiel extraordinairement élevé. Dans l'hypothèse balistique, le potentiel augmenterait jusqu'à ce que la dillerence de potentiel avec les conducteurs environnants devînt suffisante pour empêcher léloignement des particules électrisées émises et amener leur retour à la source radiante.

Si le radium rayonne de la matière pondérable, il doit éprouver une perte de masse. Si le rapport de la charge électrique à la masse était le même que dans l'électrolyse, le radium, dans notre expérience, perdrait trois équivalents en milligrammes en un million d'années. Cette perte ne pourrait être appréciée à la balance.

Radioactivité induite. — Nous avons trouvé que toute substance placée dans le voisinage du radium acquiert elle-mènie une radioactivité qui peut persister pendant plusieurs heures et même plusieurs jours après léloignement du radium. Le même effet a été observé bien plus faible avec le polonium (').

(') Curie, Comptes rendus, t. CAXIX, nov. 1899. P- 7'4'

OEIVRES DE P. CURIE.

La radioactivité induite croît avec le temps pendant lequel agit le radium juscpi'à une certaine limite. Après que Ton a retiré le radium, elle décroît de même d'abord rapidement, puis de plus en plus lentement, en suivant une loi asjmptotiqiie; elle tend à disparaître ou tout au moins à devenir très faible pour des temps suffisamment grands.

En exposant des disques métalliques divers à l'action du radium, on constate que la nature du métal ne sendile pas avoir une importance prépondérante; on obtient des résultats de même ordre de grandeur avec le zinc, le laiton, le bismuth, le nickel, raluminium, le plomb.

Voici une courbe [fig- 6) cpii montre comment varie la radio-

Fic. 6.

100 ISO

^ù m utcs

activité induite en fonction du temps quand on a soustrait la substance activée à l'action du radium. Cette courbe se rapporte à un disque en zinc de 8*^'" de diamètre, qui s'est actiAé étant placé en regard d'une surface de chlorure de barjuiu radifère de 4*^^'" tle diamètre et à 3*^^"' de distance. L'échantillon de chlorure employé était environ 2000 fois plus actif que l'uranium; la radioactivité induite maximum est 20 fois celle de l'uranium ordinaire ; elle décroît rapidement à partir du moment où Ton a éloigné le radium et, au bout de 2 heures, elle est devenue 8 fois plus faible.

SLBSTANCKS RADIOACTIVES. 4o5

On peut se demander si la radioactivité induite n'est pas due simplement au transport de la matière active sur la matière inactive voisine, ce transport pouvant se faire sous forme de poussières ou de vapeurs. Cette explication est improbable pour diverses raisons. Le transport de poussières ne semble pas compatible avec la disparition régulière et progressive de l'activité. D'autre part, on peut employer comuie matière active le cblorure de baryum radifère, qui est soluble; on peut alors s'assurer que la radioactivité induite n'est pas détruite par un lavage soigné, à Teau, du disque activé; elle ne Test pas davantage par un chauffage du disque, même à la température du rouge.

Jl est possible de produire la radioactivité induite dans une substance en la soumettant à l'action du radium, ce dernier étant complètement enfermé dans une i)oîte métallique, et cela rend encore bien moins probable l'hypothèse d'un transport de matière ordinaire.

Les intensités des effets de radioaclivité induite varient beaucoup avec l'échantillon du corps actif utilisé, à activité égale ; le chlorure de baryum radifère produit plus fortement cet effet que le carbonate. Certains échantillons de chlorure produisaient des effets très irréguliers, l'activité induite variant d'un jour à l'autre dans de très fortes proportions sans que nous ayons pu reconnaître la cause de ces variations.

Nous avons aussi opéré en établissant des différences de potentiel entre le corps activant et le corps activé; les résultats irréguliers obtenus ne nous permettent pas de dire si le champ électrique modifie 1 intensité de la radioactivité induite.

Nous avons obtenu des effets de radioactivité induite très intenses en mettant des disques métalliques directement au contact du chlorure de baryum radifère; au bout d'un certain temps, on retirait les disques^ on les lavait soigneusement et l'on étudiait leur courbe de radioactivité à l'électromètre. Nous avons obtenu ainsi des radioactivités qui, à la première mesure, étaient jusqu'à loo fois plus grandes que celle de l'uranium.

Les substances inactives que l'on introduit dans une dissolution renfermant un sel de radium très actif prennent généralement une forte radioactivité induite et la conservent après avoir été séparées du radium. Ce fait a été observé aussi bien par nous

4o6 OEUVRES DE P. CURIE.

que par M. Giesel, qui a ainsi activé du l)isinuth ('). La difficulté de ces expériences consiste dans les soins extrêmes qu'il faut prendre pour éliminer le radium de la dissolution. L'expérience réussit très bien avec le bismuth,

M. Villard (-) a soumis à l'action des rayons cathodiques un morceau de bismuth placé comme anticathode dans un tube de Crookes; ce bismuth a été ainsi rendu actif, à vrai dire, d'une façon extrêmement faible, car il fallait huit jours de pose pour obtenir une impression photographique. On pouri^ait donc ainsi créer la radioacti\ ité sans faire intervenir une substance radioactive.

M. Rutherford (■'*) a obtenu des effets de radioactivité induite en se servant du ihoiium comme substance activante. Les résultats généraux sont les mêmes que ceux obtenus avec le radium. Cependant, d'après M. Rutherford, on obtient des effets particulièrement intenses en plaçant dans le voisinage du thorium un corps métallique de petite dimension (un fil de platine, par exemple) porté à un potentiel négatif de 5oo volts tandis que le thorium est à la terre. L'activité induite se concentre sur le fil. En traitant celui-ci par l'acide sulfurique et en évaporant à sec, M. Rutherford obtient un résidu jjien plus actif que le thorium.

^L Debierne ("*) a obtenu des effets de radioactivité induite très intenses en utilisant comme substance activante l'actinium fortement actif, qui semble particulièrement propre à produire des effets de ce genre. Il a activé les sels de barjaim en les maintenant en dissolution avec les sels d'actinium. Il a obtenu une activation encore plus grande en entraînant l'actinium dans un précipité de sulfate de baryte et en laissant les corps longtemps en contact. En retirant ensuite l'actinium comme il a été dit plus haut, le baryum reste actif si le contact a été suffisamment prolongé. On obtient ainsi des se /s de baryum activés.

On peut se demander si les substances ainsi activées sont analogues aux substances radioactives ordinaires. Il y a là une question

( ') Société de Pliysiqiie de Berlin, janvier 1900.

( '-' ) ViLLAHD, Société de Physique, juillet 1900.

( •■' ) liuTHKRFORD, PliH. Mdg., février 1900.

( '' ) Comptes rendus, t. CX.WI, 3o juillet 1900, p. 333.

sl"hstax<:es hadioactives. 4o7

à résoudre (riine très grande importance étant donné le caractère atomique de la radloai'tivité ordinaire. M. Debierne a su aborder cette question et lui faire faire un grand pas en utilisant le chlorure de bai'jum activé par l'actinium dont nous venons de parler.

Le baryum ac^fVe possède en partie, mais en |)artie seulement, les propriétés du radium.

Le baryum activé reste actif après di\ erses transforuiations chimi(|ues; son activité est donc une propriété atomique. Le chlorure de baryum activé se fractionne comme du chlorure de barvum radifère, les parties les plus actives étant les moins solubles dans l'eau et l'acide chlorhydrique. M. Debierne a ainsi obtenu par fractionnement des produits looo fois plus actifs que l'uranium ordinaire. Le chlorure sec est spontanément lumineux. 11 émet des rayons semblables aux rayons du radium. Ces rayons sont déviés dans le champ magnétique et provoquent la fluorescence.

Cependant ce baryum activé se. distingue du radium en ce qu'il ne possède pas le spectre du radium ; à cette différence fondamentale vient s'en joindre une autre : lactivité du produit diminue avec le temps comme pour toutes les substances activées et, au bout de trois semaines, l'activité est trois fois plus faible qu'au début et continue à décroître.

M. Debierne obtient donc ainsi une substance qui a des propriétés intermédiaires entre celles du baryum et celles du radium.

Les résultats obtenus par ^L Debierne sont très suggestifs au point de vue des idées que Ion peut se faire sur la nature des éléments chimiques.

Malheureusemeut, l'actinium qui sert dans ces recherches est encore plus rare que le radium dans les minerais d'urane, et la séparation en est encore plus pénible. Pour obtenir la petite quantité de thorium à aclinium très actif dont il s'est servi, M. Debierne a utilisé les produits provenant d'une tonne de résidu d'urane dans le traitement dont nous avons parlé plus haut.

Dissémination des poussières radioactives. — Lorsque l'on fait des études sur les substances fortement radioactives, il est nécessaire de prendre des précautions particulières si 1 on veut pouvoir continuer à faire des mesures délicates. Les divers objets employés

4o8 OEUVRES DE P. cunii:.

dans le laboratoire de Cliiniiene tardent pas à être tous radioactifs et à agir sur les plaques photographiques au travers du papier noir. Les poussières, l'air de la pièce, les vêtements sont radioactifs. Dans la salle d'études physiques, l'air de la pièce devient conducteur; MM. Elster et Geitel attiraient dernièrement l'attention sur ce point ('). Dans le laboratoire où nous travaillons, le mal est arrivé à l'état aigu et nous ne pouvons plus avoir un appareil bien isolé.

11 y a donc lieu de prendre des précautions particulières pour éviter autant que possible la dissémination des poussières actives et pour éviter aussi les phénomènes d'activité induite.

Les objets employés en Chimie ne doivent jamais être emportés dans la salle d'études physiques, et il faut autant que possible éviter de laisser séjourner inutilement dans cette salle les substances actives. Avant de commencer ces études nous avions coutume, dans les travaux d'électricité statique, d'établir la communication entre les divers appareils par des fils métalliques isolés protégés par des cylindres métalliques en relation avec le sol, qui préservaient les fils contre toute influence électrique extérieure. Dans les études sur les corps radioactifs, cette disposition est absobiment défectueuse; l'air étant conducteur, l'isolement entre le fil et le cylindre est mauvais et la force ëlectromotrice de contact inévitable entre le fil et le cylindre tend à produire un courant à travers l'air et à faire dévier l'électromètre. Il vaut mieux mettre tous les fils de communicalion à Tabri de l'air en les mettant, par exemple, au milieu de cylindres rem|)lis de paraffine ou d'une autre matière isolante. Nous pensons qu'il y aurait aussi avantage à faire usage, dans ces études, d'électromètrcs rigoureusement clos.

Nature des rayo/is de Becquerel. — Le rayonnement de Becquerel est constitué par un mélange de rayons chargés d'électricité, déviables dans le champ magnéticpie, analogues aux rayons cathodiques, et de rayons non dévial)les par le champ magnétique et analogues aux rayons de Rontgen. Ce mélange n'a rien qui doive nous étonner. Dans les tubes à vide, les rayons X naissent à toute paroi frappée parles rayons cathodiques. D'autre part les rayons X en frappant les corps donnent naissance aux rayons secondaires

(') Anii. der Ph.ysil,, jtiillel 1900.

SUBSTAXCKS RADIOACTIVKS. 409

éludiés par M. Sagnac, et ces rayons secondaires semblent formés eux-mêmes par un mélange de rayons non déviables et de rayons chargés d'électricité analogues aux rayons cathodiques ('). L'analogie est donc grande entre l'émission spontanée des corps radioactifs et les rayons secondaires des rayons de Rôntgen. Cette analogie nous avait frappés dès le début de cette étude, et depuis elle n'a fait que s'accentuer.

Mais la spontanéité du rayonnement est une énigme, un sujet d'élonnement profond.

Quelle est la source de l'énergie des rayons de Becquerel ? Faut-il la chercher dans les corps radioactifs eux-mêmes ou bien à l'extérieur?

Conformément à ce qui vient d'être dit, on pourrait considérer les rayons de Becquerel comme une émission secondaire due à des rayons analogues aux rayons X traversant tout l'espace et tous les corps.

Si l'émission, prise dans son ensemble, n'était pas une émission secondaire, cela pourrait être encore vrai pour lun des deux groupes de rayons; on pourrait considérer comme rayons primaires soit les rayons non déviables, soit les rayons déviables.

Dans le premier cas, l'énergie pourrait être empruntée au milieu ambiant sous forme de chaleur, mais une semblable hypothèse serait en contradiction avec le principe de Carnot.

Dans le second cas, on pourrait avoir recours à l'hypothèse balistif[ue telle qu'elle a été édifiée par Sir W. Crookes et M. J.-J. Thomson pour l'explication des propriétés des rayons cathodiques. Le radium émettrait dune façon continue des particules extrêmement petites chargées d'électricité négative. L'énergie utilisable emmagasinée sous forme d'énergie potentielle se dissiperait peu à peu, et cette manière de voir conduirait nécessairement à ne plus admettre l'invariabilité de l'atome.

(') GuuiK et Sagnac, Comptes rendus, t. CXX.X, p. ioi3; 9 avril 1900.

SUR

LA RADIOACTIVITÉ INDUITE