I. — Substances TiAnio actives

Rayons de Becquerel . Uranium et thorium. — Nous appellerons radioactives les substances capables d'émettre spontanément et d'une façon continue certains rayons dits rayons de BecrjuereJ. Ces rayons agissent sur les plaques photographiques; ils rendent les gaz qu'ils traversent conducteurs de l'électi^icité; ils sont capables de traverser le papier noir et les métaux. Les rayons de Becquerel ne se réfléchissent pas, ne se réfractent pas, ne se polarisent pas.

C'est M. Becquerel qui a découvert en 1896 que V uranium et ses composés émettent d'une façon continue ces nouveaux rayons. M. Schmidt et M""' Curie ont ensuite trouvé à peu près simulta-

(') Pour détails plus rornplels sur les travaux antérieurs à mai 1908, voir la thèse de M""' Curie (Paris, Gauthier- Villars, juin igoS). Ce travail paraîtra dans les Annales de Chimie et de Physique en 1908 et 1904.

RECUKRCIIKS RÉCENTES SI 11 LA BADIOACTIV ITK. '[TJ

néinent que les composés du l/ioriuui sont aussi radioactits. L intensité des radiations émises par les composés du thorium est analogue à celle des radiations émises par les composés d'uranium. La radioactivité est une propriété atomique qui accompagne les atomes d'uranium et de thorium partout où ils se trouvent; dans un corps composé ou un mélange oHe est, en général, d'autant plus grande <pie la pro|)orlion de ces deux métaux y est elle-même plus forte.

lYouvclles substances radioactnes. — M""' Curie a recherché en ) 8c)8 si, parmi les corps simples alors connus, il y en avait d'autres doués de propriétés radioactives; elle n'a pu trouver aucune suhstance donnant un rayonnement notable, et elle a pu conclure que les propriétés radioactives des corps simples sont au moins loo fois plus faibles que celles de Turanium et du thorium. Elle a trouvé, au contraire, que certains minéraux contenant de luranium i la pechblende, la clialcolite, la carnotite) sont plus actifs que luranium métallique; l'activité de ces minéraux ne pouvait donc être attribuée ni uniquement à l'uranium, ni aux autres corps simples connus. Cette découverte a été fertile en résultats nouveaux. Nous avons établi, M"'"^ Curie et moi, dans un travail fait en commun, que la pechblende renferme des substances radioactives nouvelles, et nous avons supposé que ces sul)stances contiennent des éléments chimiques nouveaux.

On connaît actuellement a\ec certitude trois substances nouvelles fortement radioactives : le poloniuDi , qui se trouve dans le l)ismuth que l'on extrait des minerais d'urane, le radium ( ' ), qui se trouve dans le baryum de même provenance, et \ actinium, qui a été trouvé par M. Debierne dans les terres rares retirées du même minerai. Toutes ces trois sul)stances se trouvent dans les minerais d'urane en quantité inlinitésimale. et toutes les trois possèdent une radioacti\ ité- environ un million de fois plus grande que celle de luranium et du thorium.

Récemment M. Giesel et M. Hotimann ont signalé la présence dans les minerais d'urane dune quatrième substance fortement radioactive qui aurait des propriétés chimiques analogues à celles

(') Découverl |>ar M. et \i"'* Curie et M. Bi-iiionl.

du plomb; d'ajirès les publications qui ont paru justpi'ici je n'ai pu me faire une opinion sur la nature de cette substance.

On peut se demander si la radioactivité est une propriété générale de la matière. Cette question ne peut actuellement être considérée comme résolue. Les reciierclies de M""^ Curie ont prouvé que les diverses substances connues ne possèdent j)as de radioactivité atomique qui atteigne le centième de la radioactivité de l'uranium et du thorium. D'autre part, certaines réactions chimiques peuvent donner naissance à la création d'ions conducteurs de l'électricité sans que la substance active présente le caractère de radioactivité atomique. C'est ainsi que le phosphore blanc en s'oxydant rend l'air qui l'entoure conducteur de l'électricité, tandis que le phosphore rouge et les phosphates ne se montrent nullement radioactifs.

Des expériences déjà anciennes (Russel, Colson, Lengjel) montrent que certains corps agissent à la longue sur les plaques photographiques. 11 est possible qu'une partie de ces phénomènes soit due à la radioactivité, mais on n'a à ce sujet aucune certitude. Des travaux récents (Mac Lennan et Burton, Strutt, Lester Cooke) conduiraient pourtant à supposer que la radioactivité appartient à toutes les substances à un degré extrêmement faible. L'identité de ces phénomènes très faibles avec les phénomènes de radioactivité atomique ne [)eut encore être considérée comme certaine.

Radium. — De toutes les substances fortement radioactives, le radium est la seule pour laquelle on ait réussi à prouver qu'elle constitue un élément nouveau. Le radium possède un spectre caractéristique dont la découverte et la première étude sont dues à Demarçaj, et cjui a été étudié depuis par MM. Runge et Precht et par Sir W.Crookes. Le radium est un élément qui vient se placer dans la série des métaux alcalino-terreux à la suite du baryum ; son poids atomique déterminé par M""-' Curie est égal à 220.

Le radium a été retiré jusqu'à présent d'un résidu de la fabrication qui a pour but d'extraire l'urane de son minerai (la pechblende). Ce résidu contient par tonne 0^,2 à 0*^,3 de radium. On commence par extraire de 1' de résidu 1 o"^" à iS'^^de sel de baryum radifère, d'où l'on retire ensuite le sel de radium par des cristallisations fractionnées (avec le chlorure ou le Ijromure), les cristaux

RECHERCIIKS HKCENTES SIR LA RADIOACTIVITÉ. 459

qui se déposent dans une solution étanl jilus riches en radium que le sel qui reste dans la liqueur.

On peut mesurer l'activité radiante d'un sel de radium à diverses époques à partir du moment où Ton a fait cristalliser le sel et où on la séché à Tétuve. On constate que l'acti\ité a une certaine valeur initiale, |)uis elle augmente en fonction du temps, d'abord rapidement, puis de plus en plus lentement; elle tend asymptotic|uement vers une valeur limite qui est environ 5 fois plus forte que l'activité initiale. L'activité reste ensuite invariable pendant des années, si on laisse le sel dans un état invariable.

Polo/u'uni. — Le. polonium est, au contraire, un corps qui perd lentement sa radioactivité à partir dvi moment où il a été séparé du minerai d'urane qui le contenait. Après c[uelques années la radioactivité du polonium a presque complètement disparu. Le polonium se comporte donc comme un corps instable. On n"a pas encore pu démontrer que le polonium est un élément nouveau, distinct du bismuth ordinaire.

On peut concentrer le polonium par fractionnement en précipitant par Teau le sous-nitrate de bismuth à j)olonium, en solution acide; la partie précipitée est la plus active. On peut aussi faire une précipitation partielle dune solution chlorhydrique très acide par l'hydrogène sulfuré: le polonium se concentre dans les sulfures précipités. Ces procédés de fractionnement sont pénibles, parce que les produits précipités ne se redissolvent que difficilelement. M. Marckwald concentre l'activité en plongeant une baguette de l)ismuth dans une solution de bismuth à polonium ; une couche de métal extrêmement actif se dépose sur la baguette.

Actiniitin. — La concentration de lactinium est encore plus pénible cfue celle du polonium. Les sels solides renfermant de lactinium possèdent une radioactivité qui reste complètement invariable dans l'espace de plusieurs années.

TL — RayO]\]ve:\ie>'t des coups radioactifs. Complexité du rayonnement. — Le radium est le corps radio-

46o OKLVUKS DK P. Clbli:.

actif dont le rayonnement a été étudié le plus coinplètenient. ()n sait aujourd'hui que le radium émet un ensemble de rayons de natures dillérentes qui peuvent être compris dans trois groupes. Suivant la notation adoptée par M. Rutlierlord, je désignerai ces trois groupes de rayons par les lettres a, [i, y.

L'action du champ magnétique permet dv les distinguer. Dans lin champ magnétique intense, les rayons a sont légèrement déviés de leur trajet rectiligne, et la dé\iation se fait de la même manière que pour les rayoïïs canaux de M. Goldstein dans les tubes à vide; au contraire les rayons ^ sont déviés comme les rayons cathodiques, et les rayons y ne sont pas déviés et se comportent comme les rayons de Rœntgen.

Rayons ^. — Les rayons [i du radium, analogues aux rayons cathodiques, forment un groupe hétérogène; ils se distinguent les uns des autres par leur pouvoir pénétrant et par la déviation qu'ils éprouvent dans un champ magnétique.

Certains rayons [^ sont absorbés par une lame daiuminium de quelques centièmes de millimètre d'épaisseur, tandis que d'autres traversent en se diffusant plusieurs millimètres de plomb.

Supposons que l'on ait réalisé un faisceau rectiligne de rayons de Becquerel au moyen d'une parcelle de sel de radium et d'un écran percé d'un trou. Si l'on fait naître un champ magnétique uniforme noruial à la direction du faisceau, les rayons ^ s'incurvent et décrivent des trajectoires circulaires dans un plan normal à la direction du champ magnétique. Les rayons des circonférences décrites varient dans des limites étendues. M. Becquerel a montré que les rayons les plus pénétrants sont ceux qui sont le moins déviés et qui, par conséquent, décrivent des circonférences dont le rayon de courbuie est le plus grand. Ln recevant le faisceau des rayons [5 dévié par le champ magnétique sur une plaque photographique, on obtient sur celle-ci une impression qui constitue un véritable spectre dans lequel les divers rayons [ii manifestent leur action séparément.

On peut supposer que les rayons ^ sont constitués |)ar des projectiles (électrons), chargés d'électricité négative et lancés à |)artir du radium avec une grande vitesse. Soit alors m la masse d'un projectile, e sa charge, c sa vitesse initiale, p le rayon de courbure

IIKCIIERCIIICS nÉCEXTES SIR I.A IIADIOACTI VITE. 4^1

(le la trajectoire, H Tintensité du cliaiiij) inai;ii('tique (supposé normal à la direction de la vitesse initiale), -ji. la perméabilité mai;nétiquc du milieu. On aura la relation facile à établir

I^es rayons ^ sont aussi dé\iés dans un champ électrique. Supposons que l'on ait réalisé un faisceau rectiligne de ces rayons. Si Ton crée un champ électrique uniforme normal à la direction luilialc du faisceau, les rayons sont déviés en sens inverse de la direction du champ, et décrivent des trajecloiies paraboliques. On peut réaliser l'expérience en faisant passer le faisceau de rayons entre deux plateaux m('talli(jues parallèles, entre lesquels on établit une différence de potentiel. La déviation est faible avec les moyens dont on dispose, et il convient d"oj)érer dans le vide. L'air est, en effet, rendu conducteur par les rayons; si donc on oj)ère dans I air, I isolenienl est ]nq)arfail, et il est difficile de maintenir entre les plateaux une ddlérence de jiotentiel constante et éle\ée. Les rayons fj les plus pénétrants sont les jnoins dé\iés.

L action du champ électri(|ue est en accord avec l'hypothèse balistique précédemment énoncée. Plaçons-nous dans cette hypothèse, et supposons qu'un champ électrique uniforme d'intensité h et de largeur L agisse sur le projectile chargé, dont la vitesse initiale est normale au champ. La déviation y de l'extrémité de la trajectoire à la sortie du champ est donnée })ar la formule (2) en admettant que la déviation soit faible.

(1) = —vK