JK e

Des équations (i) et (2) on peut tirer d'une part la vitesse v des

projectiles, d'autre part le rapport — de la charge électrique à la

masse correspondante.

Les expériences de M. Becquerel ont montré que pour les

rayons ^j les plus intenses le rapport — est voisin de 10' unités

électromaonéliques, et c a une valeur de i ,6 x lo"* Ces valeurs

•^ i ' sec

sont du même ordre de grandeur que pour les rayons cathodiques.

462 OELVRKS DE P. CUIUE.

M. Kaiifmann a fait des expériences précises sur le même sujel. Ce physicien a soumis un faisceau très étroit de rayons du radium à l'action sinudtanée d'un ciiamp mat;nétique et d'un champ électrique, les deux champs étant uniformes et ayant une même direction normale à la direction primitive du faisceau. Le faisceau est reçu sur une plaque photographique placée normalement à sa direction primitive. En l'absence des deux champs l'impression sur la plaque est une petite tache circulaire que nous assimilerons à un point. Quand le ciiamp magnétique agit seul, les divers rayons [îi qui sont inégalement déviés, mais restent dans un plan normal au champ, produisent sur la plaque une impression en forme de ligne droite. Ouand le champ électrique agit seul, les divers rayons ^ sont inégalement déviés dans un même plan passant par le champ et produisent sur la plaque une impression rectiligne normale à celle obtenue précédemment. Quand les deux champs agissent simultanément, l'impression sur la plaque est une courbe. Chaque point de la courbe correspond à une espèce différente de rayons ^. En prenant comme axes coordonnés sur la plaque photographique les lignes droites obtenues quand chacun des champs agit seul, les coordonnées de chaque point de la courbe représentent les déviations électrique et magnétique relatives à une même espèce de rayons.

Voici les nombres obtenus pour v et — par M. Kaufmann, dont

les mesures sont relatives surtout aux rayons les plus pénétrants du radium. J'indique, à titre de comparaison, les valeurs obtenues par M. Simon pour les rayons cathodiques :

— en un lies /n cm

i' • électromagnétiques. sec

„„. . ,„ 1 pour les rayons cathodiques

1,863X10' o,7 X ro'o ' ~^. ^

( (Simon)

i,3i X lo' ■2,36xio'o\

1 i)our les rayons du radium 0,97 » -^^^9 » / ' ,,- %

i Kaulnmnn )

On voit que certains rayons [j oui une \itesse voisine de celle de la lumière. On coiuprend que des projectiles animés d'une telle

RKCIIEItCllliS KKCKNTKS SIK I.A It.VDIOACTIX ITlJ. 4^3

\ilesse peinent, s'ils sont très petits, avoir un pouvoir pénétrant très grand \is-à-vis de la matière.

Le i-apport — semble être le même pour les rayons [j du radium

les moins pénétrants et pour les rayons cathodiques. Mais ce rapport va en diminuant à mesure que la vitesse des rayons augmente. MM. J.-J. Thomson et 1 ownsend pensent que les électrons chargés en mouvement possèdent une charge qui est la même pour chacun d'eux et qui est égale à celle transportée par un atome d'hydrogène dans l'électrolyse d'une solution. S'il en est ainsi, il faut admettre que la masse des projectiles augmente en même temps que leur vitesse, quand celle-ci se rapproche de celle de la lumière.

Dans le cas de l'électrolyse le rapport — est égal à QÔSo, tandis

que ce même rapport est égal à i,865 x lo' pour les rayons cathodiques et pour les rayons fj peu pénétrants. Si l'on admet que la charge e est la même dans les deux cas, on en déduit que la masse d'un électron est environ 2000 fois plus petite que celle d'un atome d'hydrogène.

Des considérations théoriques conduisent à concevoir que l'inertie de la particule est précisément due à son état de charge en mouvement, la vitesse d une charge électrique en mouvement ne pouvant être modifiée sans dépense d'énergie. Autrement dit, la masse de la particule chargée est, au moins en partie, une masse apparente ou masse électromagnétique. M. Abraham a donné une formule permettant de calculer la masse électromagnétique d'une particule chargée en fonction de sa vitesse. D'après cette formule, la masse due aux réactions électromagnétiques est constante pour des vitesses faibles, celte masse augmente a\ec la vitesse et tend vers l'infini pour des vitesses qui tendent vers celle de la lumière. Les expériences de M. Raufmann sont en accord avec cette théorie et conduisent de plus à admettre que la masse d'un électron est entièrement de nature électromagnétique. Ces résultats ont une grande importance théorique; ils permettent de prévoir la possibilité d'établir les bases de la mécanique sur la dynamique de petits centres matériels chargés en état de mouvement.

Rayons a. — Les ravons a du radium sont très peu pénétrants;

4G4 OKIVIIES DE V. Clllli:.

une lame d aluiniiiiiiin de ([iielques cenlièines de millimètre crépaisseur les absorbe presque complètement. Ils sont aussi absor])és j)ar 1 air, et ne |)euvent pénétrer dans Tair à la pression atmosphérique à une distance supérieure à lo*^^'". J.es rayons a forment la partie la plus importante du rayonnement du radium, si l'on convient de mesurer le rayonnement pai- la i;rand('ur' de l'ionisation qu'il produit dans l'aii-.

Les rayons a sont très peu déviés par les champs électriques el magnétiques les plus intenses, et on les a d'abord considérés comme étant des rayons non déviables sous cette action. Cependant, indépendamment de l'action du chamj) magnétique, les lois de l'absorption des rayons a par des écrans superposés permettaient déjà d'en faire un groupe à part et de les distinguer nettement des rayons de Rœntgen. En ti^aversant des écrans successifs, les rayons a deviennent en effet de moins en moins pénétrants, tandis que dans les mêmes conditions le pouvoir pénétrant des rayons de Rœntgen va en augmentant. Il semble que l'on puisse assimiler un rayon a à un projectile dont l'énergie diminue à la traversée de chaque écran. Un écran donné absorbe aussi beaucoup plus fortement les rayons a quand il est placé loin du radium, C|ue quand il est placé tout contre le radium.

M. Strutt a fait la supposition que les rayons a sont analogues aux layons canaux des tubes à \ide. M. R.utherford a réussi à mettre en évidence l'action du champ magnétique sur les rayons a du radium et à faire une première mesure de la dt'-viation. M. Becquerel a confirmé les résultats obtenus par M. R.utherford et a donné une nouvelle mesure du phénomène. M. des Coudres a fait une mesure de la déviation électrique et de la déviation magnétique des rayons a en opérant dans le vide.

Il résulte de ces recherches que les rayons a se comportent comme des projectiles animés d'une grande vitesse et chargés d'électricité positive. La déviation dans un champ magnétique et dans un champ électrique se fait en sens inverse de celle qui aurait lieu pour les rayons cathodiques.

Les rayons a forment un groupe qui semble homogène, ils sont tous déviés de la même façon par le champ magnétique et ne donnent pas alors un spectre étalé comme les rayons |ii. Les for-

RECHERCIIIÎS BÉCENTKS SUH LA KADIOACTIVITÉ. 465

mules (i) et (2) de la page 46 sont encore applicables. D'après les mesures de des Coudres faites dans le \ide, on trouve :

V = 1 ,65 X lo'J, — = 6400.

On voit que la vitesse des projectiles est 20 fois plus faible que celle de la lumière. Si Fon admet que la cbarge d'un projectile est la même que celle d'un atome d'hydrogène dans l'électrolvse, on trouve que sa masse est de Tordre de grandeur de celle d'un atome

d'hydrogène Me rapport £ est égal à ç^fioo, pour l'hydrogène dans

l'éleclrolyse j. On conçoit que ces projectiles, plus gros que les

électrons et animés d'une vitesse moindre que celle des électrons aient aussi un pouvoir de pénétration bien moindre.

D'après les expériences de M. Becquerel, la courbure de la trajectoire des rayons a qui se propagent dans un champ magnétique uniforme n'est pas constante, lorsque la propagation a lieu dans l'air à la pression atmosphérique. Tout d'abord cette courbure est la même que celle obtenue dans le vide, mais elle devient de moins en moins grande à mesure que le rayon s'éloigne de la source. On peut expliquer ce phénomène en admettant que de nouvelles particules viennent se fixer sur les projectiles qui constituent les rayons, pendant que ceux-ci accomplissent leur trajet dans l'air. Cette hypothèse rendrait compte du fait que le pouvoir absorbant d'un écran pour les rayons a augmente, quand on éloigne l'écran de la source radiante.

Les rayons a sont ceux qui sont actifs dans la très belle expérience réalisée dans le spintliariscope de M. Crookes, Dans cet appareil, un fragment très petit d'un sel de radium (une fraction de milligramme) est maintenu par un fil métallique à une faible distance (o""'',5) d'un écran au sulfure de zinc phosphorescent. En examinant dans l'obscurité avec une loupe la face de l'écran qui est tournée vers le radium, on aperçoit des points lumineux parsemés sur l'écran et faisant songera un ciel étoile; ces points lumineux apparaissent et disparaissent continuellement. Dans la théorie balistique, on peut imaginer que chaque point lumineux qui apparaît et disparaît résulte du choc d'un projectile. On aurait C. 3o

affaire pour la première fois à un phénomène permellant de distinguer l'action individuelle d'un atome.

Rayons y. — Les rayons v du radium sont entièrement comparables aux rayons de Rœnti^en. Ils ne semblent former qu'une bien faible partie du rayonnement total. 11 existe des rajons v ayant un pouvoir de pénétration extraordinaire, et ces rayons se diffusent très peu en trayersant la plupart des corps.

Diffusion des rayons du radium. — Soit un faisceau de rayons de Becquerel issu du radium et délimité par des fentes taillées dans des écrans en plomb. Si le faisceau rencontre un écran mince, les rayons a sont absorbés, les rayons |3 sont diffusés dans tous les sens, les rayons v traversent partiellement l'écran à l'état de faisceau bien défini aux bords nets; les rayons y peuvent ainsi traverser un prisme de verre épais sans que le faisceau cesse d'être rectiligne et bien limité. On s'est demandé si les rayons [3 sont toujours complètement diffusés en traversant un écran solide. Les expériences de M. Beccpierel montrent qu'un faisceau de rayons [3 peut se propager à l'état bien défini dans la paraffine. M. Becquerel se sert de l'action des rayons |3 sur les plaques photographiques pour étudier sur une plaque la trace du trajet des rayons ^ dispersés par le champ magnétique. On voit sur les clichés que les ra^'^ons les plus pénétrants traversent sans se diffuser notablement ^""" ou 8""" de parafline, tandis que les rayons les moins pénétrants sont complètement difiusés après un trajet de 2""""\ Le champ magnétique dévie les rayons |3 dans la paraffine comme dans l'air.

Conductibilité des liquides diélectriques sous V action des rayons du radium. — Les liquides diélectriques deviennent légèrement conducteurs sous l'action des rayons du radium. On peut constater ce phénomène avecl'éther de pétrole, l'huile de vaseline, la benzine, Tamylène, le sulfure de carbone, l'air li(piide.

Rayonnement des autres corps radioactifs. — Le polonium n'émet que des rayons très peu pénétrants qui semblent identiques avec les rayons a du radium. Ils possèdent à peu près le même

pouvoir pénétrant et sont déviés de la méine façon par le champ magnétique; enfin, avec les rayons a du polonium, on peut faire l'expérience du spintliariscope. Le polonium fournit donc une source de ravons a exempts des autres espèces de rayons, ce qui est précieux dans certaines études. Mais la source s'épuise, et au bout de quelques années le polonium séparé du minerai qui le contenait a perdu son activité.

Le ihoi'iuni, \ uranium, Vactiniuni semblent émettre des rayons a et jii; on a pu vérifier la déviabilité des rayons ^.

• Charge électrique des rayons du radium. — D'après la théorie balistique, les rayons a doivent transporter des charges électriques positives et les rayons ^ des charges électriques négatives. Nous avons montré, M""" Curie et moi, que, conformément à cette théorie, les rayons p du radium chargent négativement les corps qui les absorbent. Pour le montrer, on utilise une plaque de plomb en relation avec un électroinètre. La plaque de plomb est entièrement recouverte d'une couche de paraffine qui est ellemême entourée d'une enveloppe d'aluminium mince reliée à la terre. Le radium, situé dans une petite cuve à fextérieur, envoie ses rayons sur la plaque de plomb ainsi protégée. Les rayons a sont arrêtés par l'enveloppe extérieure d'aluminium; une partie des rayons 5i traverse l'aluminium et la paraffine et se trouve absorbée par le plomb qui se charge négativement. La paraffine est nécessaire pour olitenir un isolement suffisant de la lame de plomb, qui ne pourrait se charger si elle était entourée d'air rendu conducteur par les rayons de Becquerel.

Nous avons aussi montré qu'un sel de radium se charge positivement lorsqu'il est enveloppé d'une couche isolante et qu'il émet à l'extérieur des rayons |j, tandis que les rayons a ne peuvent s'échapper.

Une ampoule de verre scellée et contenant un sel de radium se charge spontanément d'électricité comme une bouteille de Leyde. Si au bout d'un temps suffisant on fait avec un couteau à veiTe un trait sur les parois de l'ampoule, il pari une étincelle qui perce le verre en un point où la paroi a été amincie sous le couteau; en même temps, l'opérateur éprouve une petite secousse dans les doigts par suite du passage de la décharge.

Phosphorescence des corps par f action des rayons de Becquerel. Lumière émise par les sels de radium. Coloration des corps par l'action des rayons. — Le rayonnement du radiiun provoque la pliospliorescence d un grand nombre de corps : sels alcalins el alcaline-terreux, sulfate d'uranyle et de potassium, matières organiques, coton, papier, sulfate de cinchonine, peau, verre, quartz, etc. Les corps les plus sensibles sont le platinocjanure de baryum, la willémite (silicate de zinc), le sulfure de zinc de Sidot, le diamant. Avec les rayons |îi pénétrants, la willémite et le platinocyanure sont les corps les plus sensibles, tandis qu'avec les rayons a on a avantage à employer le sulfure de zinc phosphorescent.

Les substances phosphorescentes sont altérées par l'action prolongée des rayons du radium; elles deviennent alors moins excitables et sont moins lumineuses sous l'action des rayons. En même temps ces corps changent de teinte et se colorent. Le verre se colore en \iolet, en noir ou en brun; les sels alcalins se colorent en jaune, en vert ou en bleu; le quartz transparent devient du quartz enfumé; la topaze incolore devient jaune orangé, etc. Le verre coloré par le radium est thermoluminescent ; en le chaulfant vers Soo" on le voit émettre de la lumière; en même temps, il se décolore et revient à son état primitif; il est alors susceptible d'être coloré à nouveau par l'action des rayons du radium.

Les sels de radium sont spontanément lumineux. On peut admettre qu'ils se rendent eux-mêmes phosphorescents par l'action des rayons de Becquerel qu'ils émettent. Le chlorure et le bromure de radium anhydres sont les sels qui donnent la luminosité la plus intense. On peut en obteuir d'assez lumineux pour que la lumière puisse se voir en plein jour. La lumière émise par les sels de radium rappelle comme teinte celle du ver luisant (^lampyre). La luminosité des sels de radium diminue avec le temps sans jamais disparaître complètement, et en même temps les sels d'abord incolores se colorent en gris, en jaune ou en violet.

E (Jets physiologiques des rayons du radium. — Les rayons du radium provoquent diverses actions physiologiques.

Un sel de radium situé dans une boite opaque en carton ou en métal, agit cependant sur l'œil et produit une sensation de lumière.

RECIIERCHIiS RÉCENTES SUR LA R \DIOACTl VITE. 469

Pour obtenir ce résultat, on peut placer la boite contenant le radium devant l'œil fermé ou contre la tempe. Dans ces expériences, les milieux de l'œil deviennent lumineux par phosphorescence sous l'intluence des rayons du radium, et la lumière que l'on aperçoit a sa source dans l'œil lui-même.

Les ravons du radium agissent sur l'épiderme. Si Ion garde pendant quelques minutes une ampoule contenant du radium sur la peau, on n'éprouve aucune sensation particulière; mais, i5 à 20 jours après, il se produit sur la peau une rougeur, puis une esrhare, dans la région où Ton a\ait appliqué l'ampoule. Si l'action des ravons a été assez longue, il se forme ensuite une plaie qui peut mettre plusieurs mois à guérir. L'action des rayons du radium sur l'épiderme est analogue à celle procFuite par les rayons de Rœntgen. On essaye actuellement d'utiliser cette action dans le traitement des lupus et des cancers.

Les ravons du radium agissent encore sur les centres nerveux et déterminent alors des paralvsies et la mort (Danysz). Ils semblent aussi agir d une façon particulièrement intense sur les tissus vivants en voie d'évolution ( Bohn).

Emploi du radium dans l'étude de l'électricité atmosphérique. — Les rayons du radium ont été utilisés dans l'étude de l'électricité atmosphérique (Paulsen, \\ itkowski, Moureaux). Une petite quantité d'un sel de radium fixée à l'extrémité d'une tige métallique constitue une prise de contact pour le potentiel. On évite par ce dispositif très simple l'usage des flammes ou des appareils à gouttes d'eau pour la mesure du potentiel en un point de l'atmosphère.

IIL — Chaleur dégagée par les sels de radium.

Les sels de radium dégagent continuellement de la chaleur. Ce dégagement est assez fort pour qu'on puisse le montrer par une expérience grossière, faite à l'aide de deux thermomètres à mercure ordinaires. On utilise deux vases isolateurs thermiques à vide identiques entre eux. Dans l'un de ces vases on place une ampoule de verre contenant o^, ^ de bromure de radium pur; dans le

iyo COUVRES DE p. CURIE.

deuxième vase on place une ampoule de verre qui contient une substance inactive quelconque, par exemple du chlorure de baryum. La température de chaque enceinte est indiquée par un thermomètre dont le réservoir est placé au voisinage immédiat de l'ampoule. L'ouverture des isolateurs est fermée par du coton. Dans ces conditions, le thermomètre qui se trouve dans le même vase que le radium indique constamment une température supérieure de 3" à celle indiquée par l'autre thermomètre.

On peut évaluer la quantité de chaleur dégagée par le radium à l'aide du calorimètre à glace de Bunsen. En plaçant dans le calorimètre une ampoule de verre qui contient le sel de radium, on constate un apport continu de chaleur qui s'arrête dès que l'on éloigne le radium. «La mesure faite avec un sel de radium préparé depuis longtemps montre que chaque gramme de radium dégage 80'^''' pendant chaque heure. Le x'adium dégage donc pendant chaque heure une quantité de chaleur suffisante pour fondre son poids de glace. Cependant le sel de radium utilisé semble toujours dans le même état, et du reste aucune réaction chimique ordinaire ne pourrait être invoquée pour expliquer un pareil dégagement continu de chaleur.

On constate encore qu'un sel de radium qui vient d'être préparé dégage une quantité de chaleur relativement faible. La chaleur dégagée en un temps donné augmente ensuite continuellement et tend vers une valeur déterminée qui n'est pas encore tout à fait atteinte au bout d'un mois.

Quand on dissout dans l'eau un sel de radium et que l'on enferme la solution dans un tube scellé, la quantité de chaleur dégagée par la solution est d'abord faible; elle augmente ensuite et tend à devenir constante au bout d'un mois. Quand l'état limite est atteint, le sel de radium enfermé en tube scellé dégage la même quantité de chaleur à l'état solide et à l'état de dissolution.

On peut encore évaluer la chaleur dégagée par le radium à diverses températures en l'utilisant pour faire bouillir un gaz liquéfié et en mesurant le volume du gaz qui se dégage. On peut faire l'expérience avec le chlorure de méthjle ( — 21").

L'expérience a été faite aussi par M. le professeur Devvar et par moi avec l'oxygène liquide (à — 180") et l'hydrogène liquide (à — 2 52"). Ce dernier corps convient particulièrement bien pour

RECHERCIIKS RÉCENTES SLR L\ RADIOACTIVITÉ. ^7 1

réaliser l'expérience : Un tiil)e A {/ig- i), fermé à la partie inférieure et entouré dun isolateur à vide de Dewar, contient un peu d'hydrogène liquide H; un tube de dégagement tt permet de recueillir le gaz dans une éprouvette graduée, remplie d'eau. Le lube A et son isolateur plongent tous deux dans un bain dhydro-

Fig. I.

gène liquide H'. Dans ces conditions aucun dégagement gazeux ne se produit dans le tube A. Lorsque l'on place une ampoule a contenant o^, - de bromure de rach'um tians l'hydrogène du tube A, il se fait un dégagement continu de gaz hydrogène, et l'on recueille -3^"*' de gaz par minute. (Le l)romure de radium était préparé depuis lo jours seulement.)