IV . SlU la UAniOACTlVITÉ lADUITE ET LES ÉMA^TATIO^fS

IIADIOACTIN ES.

RadioaclU'ité induite. — Le radium, le thorium et lactinium ont la propriété d'agir à l'extérieur autrement que par les rayons de Hecquerel (pi'ils émettent. Ils communiquent peu à peu leurs propriétés radioactives aux corps qui se trouvent dans leur voisinage, et ceux-ci émettent à leur tour des rayons de Becquerel. L'activité peut ain^i se transmettre aux gaz, aux liquides et aux solides, et c'est là le phénomène de la radioactivité induite.

La radioactivité induite se pro])age dans les gaz de proche en proche par une sorte de conduction, elle nest nullement due à l'action du rayonnement direct des corps qui la proNOquent.

Quand on éloigne le corps activé du corps radioactif, la radio-

472 OEUVRKS DK 1>. CURIE.

activité induite sur ce corps persiste pendant un certain temps ; elle diminue cependant peu à peu et Unit par s'éteindre.

EiiKination. — Pour expliquer ces phénomènes, M. Rutlierford admet que le radium ou le thorium dégagent constamment un gaz matériel radioactif instable qu'il nomme éinanatioii. L'émanation se répand dans le gaz qui entoure le corps radioactif; elle se détruit peu à peu en émettant des rajons de Becquerel et en donnant naissance à d'autres corps matériels radioactifs instables qui ne sont pas volatils; ces nouvelles matières se fixent à \a surface des corps solides et les rendent radioactifs.

Sans préciser autant les hypothèses, on peut adopter le nom d'émanation pour désigner Vénergie radioactive sous la forme qu'elle allecte quand elle se répand dans le gaz qui entoure les corps radioactifs; on peut de plus supposer que cette énergie disparaît en créant Vénergie de radioactivilé induite des corps solides.

Radioactivité induite par le radium et émanation du radium. — Lorscjue l'on place un sel de radium solide dans une enceinte close remplie d'air, les parois intérieures de l'enceinte et tous les corps solides placés dans l'enceinte deviennent radioactifs. On peut, par exemple, introduire dans l'enceinte une lame solide d'un corps quelconque, l'j laisser un certain temps, puis la retirer et étudier son activité. On constate que l'activité de la lame augmente d'abord avec la durée du séjour dans l'enceinte, mais qu'elle atteint une \aleur limite pour un séjour assez prolongé. Lorsque la lame activée est retirée de Tenceinte, elle perd son activité suivant une loi d'allure exponentielle, le rajonnement diminuant de la moitié de sa valeur pendant une période de temps de l'ordre de grandeur d'une demi-heure. D'une manière générale, tous les corps solides dans les mêmes conditions s activent et se désacti\eni de la même façon.

Les phénomènes sont beaucoup plus intenses (environ 20 fois) si, au lieu de placer dans l'enceinte le sel de radium solide, on place dans celle-ci la solution du même sel dans un vase ouvert.

La nature et hv pression du gaz contenu dans l'enceinte n'ont pas d'influence sur les pliénoaiènes observés.

RKCHERCIIES ISKCKNTKS SI Ft I.A RADIOACTIVITÉ. 47^

L'activité induite dans une enceinte est proportionnelle à la quantité de radium qui s'y trouve.

Lorsque l'enceinte contenant le radium communique par un tube avec une deuxième enceinte, les corps solides contenus dans celle-ci s'activent également au bout d'un temps suffisant. J^a transmission de la propriété activante peut même se faire d'une enceinte à une autre par un tube capillaire.

Lorsque le gaz qui a été activé par le séjour dans une enceinte renfermant du radium est transporté dans une autre enceinte, il conserve pendant un temps assez long la propriété de rendre radioactifs les corps solides amenés en contact avec lui. Le gaz ainsi soustrait à raclion du radium perd cependant peu à peu sa propriété activante: celle-ci dis|)araîten fonction du temps suivant une loi exponentielle; elle diminue de la moitié de sa \aleur pendant cliaque période de 4 jours.

Pour interpréter ce phénomène, on peut admettre que le radium donne lieu à un débit continu el constant d'émanation radioactive ; cette émanation se répand dans l'air d'une enceinte et agit sur les corps solides en les actixant. Lorsque l'air est transporté dans une autre enceinte, l'émanation est entraînée avec lui; elle se détruit

ensuite spontanément a\ec une vitesse telle que la quantité d'émanation répandue dans le gaz diminue de moitié pendant chaque période de 4 jours.

Dans une enceinte renfermant du radium il s'établit un état d'équilibre quand la quantité d'émanation dans l'enceinte est telle que la perte d'émanation résultant de sa destruction spon-

474 (œUVRKS DK p. CURIK.

lanée compense exactement l'apport continu d'émanation ayant sa source dans le radium.

On peut faire l'expérience suivante : Le récipient de verre A rempli d'air i^Jlg. 2) communique par la partie rétrécie O avec l'ampoule B qui renferme une solution de radium S. Au bout d'un certain temps l'émanation s'est répandue en A, et les parois intérieures de ce récipient sont activées. On sépare le récipient A du radium en fermant en O à la lampe. On peut ensuite étudier le raisonnement extérieur du récipient A en le transportant dans le cylindre intérieur d'un condensateur cylindrique {Jig- •^). Ce cylindre intérieur BBBB est en aluminium; on le porte à un potentiel de 5oo volts. Le cylindre extérieur CCCC du condensateur

Fis. 3.

électromètre

et quarts

est en cuivre; il est en relation avec un électromètre et un quartz piézoélectrique. On mesure à l'aide du quartz le courant qui traverse le condensateur. Ce courant est provoqué par les rayons de Becquerel qui s'échappent du tube A, traversent le cylinihe d'aluminium B et rendent conducteur l'air entre les deux cylindres. L'appareil est entouré d'une enveloppe métallique protectrice EEEE, reliée à la terre.

On constate que le rayonnement du tube xV diminue avec le temps suivant une loi exponentielle rigoureuse de la forme

I = Ioe-«', Iq étant la valeur du rayonnement à l'oiigine du tenqjs, 1 la

RECHKRCHKS RÉCENTES SUR LA RADIOACTIVITÉ. 475

valeur du rayonnement à l'instant t el a un coefficient constant (rt = 2, oi . lo" '■', en prenant comme unité de temps la seconde). Le rayonnement baisse de la moitié de sa valeur en 4 jours environ.

Dans une deuxième expérience on peut activer le tube A. comme précédemment et faire ensuite le vide à l'intérieur, de manière à extraire l'air chargé d'émanation qui se trouve dans le tube. Dans ces conditions le rayonnement du récipient \ diminue beaucoup plus rapidement, ce rayonnement devient deux fois plus faible en un temps de l'ordre de grandeur d'une demi-heure. Cette loi de désactivation est la même que celle suivant laquelle les corps activés perdent leur activité quand ils sont exposés à l'air libre. Le résultat est encore le même si, après avoir fait le vide dans le récipient A, on y laisse rentrer de l'air inactif.

On est donc conduit à conclure que dans la première expérience l'activité du récipient A est entretenue par l'air chargé d'émanation contenu dans ce récipient, et que la loi de diminution du ravonnement dans cette expérience représente aussi bien la loi de la disparition spontanée de l'émanation.

Lorsque l'on fait le vide dans le récipient A qui renferme de l'air chargé d'émanation, et que l'on mesure le rayonnement de ce récipient immédiatement avant et après l'extraction de l'air, on constate que ce rayonnement n'a pas changé au moment où l'on a retiré l'air actif. Le rayonnement Becquerel de l'air chargé d'émanation ne produit donc pas d'action dans cette expéi^ience. Ce rayonnement existe probaljlement, mais il est formé de rayons très peu pénétrants, incapables de traverser la paroi de verre. On peut faire à ce sujet l'expérience suivante : l'une des extrémités du tube métallique AA {Jig- ^) communique en O, au moyen d'un tube de caoutchouc, avec un récipient B où se trouve une solution de sel de radium. L'autre extrémité du tube A est fermée par un bouchon isolant i\ ce bouchon est traversé par une tige métallique C reliée à l'éleclromèlre. Le tube A et la tige C forment un condensateur cylindrique; le tube A est porté à un potentiel de 5oo volts. Le tube métallique DDDD, relié à la terre, sert de tube de garde. Quand le tube A est suffisamment activé, on le sépare du radium et Ton mesure l'intensité du courant qui traverse le condensateur; puis on chasse rapidement l'air actif qui remplit le condensateur, on laisse rentrer de l'air inactif et l'on fait immédiatement une

œUVRES DK P. Cl RIK.

nouvelle mesure de l'inlensllé du coaranl. On (M>nstate que le courant est devenu 6 fois plus laihle. Or, pendant la deuxième mesure, le rayonnement des parois activées agit seul pour ioniser l'air du condensateur, tandis que, pendant la première mesure, l'émanation agit également; on peut donc supposer qu'elle aussi

Fig. 4.

émet un rayonnement. Ce rayonnement est nécessairement très peu pénétrant puisqu'il ne fait pas sentir son action à l'extérieur. Quand une lame solide qui a été activée par l'émanation se désactive à l'air libre, la loi de désactivation dépend du temps pendant lequel la lame a été laissée au contact de l'émanation. Si l'action de l'émanation a été prolongée (plus de 24 heures, par exemple), la loi de désactivation est donnée par la différence de deux exponentielles. L'intensité du rayonnement I peut, en ce cas, être représentée en fonction du temps t. par l'équation

I = Iu[Ke-'''— (K

l,, étant l'intensité du rayonnement à l'origine du temps, c'est-àdire au moment où l'on soustrait la lame à l'action de l'émanation;

RECHERCflKS RÉCENTES SIR LA RADIOACTIVITÉ. 477

K. b et c sont trois coefficients constants

en prenant comme unité de temps la seconde.

Ces résultats ont été représentés {fig. 5, courbe i); le logarithme de I a été porté en ordonnées et le temps en abscisses. Une heure et demie après le début de la désactivalion, la deuxième

Log.J

\ "SX s \

Sheures't

exponentielle est devenue négligeable par rapport à la première dans l'expression de I, et la courbe représentative est devenue une droite. A partir de ce moment, l'activité diminue de moitié pendant chaque période de 28 minutes.

Si la durée d'action de l'émanation a été moins longue, la loi de variation du rayonnement pendant la désactivation est bien plus complexe. On a représenté {Jig'- 5) les résultats des expériences pour divers temps dactivation, ces temps étant indiqués sur les courbes correspondantes. On voit, par exemple, que pour un

470 ŒUVRES DK P. CIRIE.

temps d'activation de 5 minutes, l'intensité du rayonnement pendant la désactivation commence par baisser rapidement jusqu'à une valeur minimum; ensuite le rayonnement augmente, passe |iar un maximum, et recommence à diminuer; finalement la loi de désactivation tend vers une loi exponentielle simple qui est la même que la loi limite après activation prcdongée. On arrive à expliquer ces phénomènes complexes en admettant que, sur la lame activée, l'énergie radioactive airecte trois états successifs distincts, mais les développements relatifs à ce sujet sont trop longs pour prendre place dans cet article.

L'émanation du radium provoque énergicjuement la phosphorescence d'un grand nombre de corps. Les réservoirs de verre contenant laii- chargé d'émanation sont lumineux; le verre de Thuringe est le plus sensible. Le sulfure de zinc phosphorescent est particulièrement sensible à l'action de l'émanation du radium et donne alors une lumière intense.

Dans une enceinte acti\ante, les corps solides s'activent d'autant plus que l'espace de gaz libre devant eux est plus grand. Quand des plaques parallèles entre elles sont placées dans une enceinte activante à une petite distance les unes des autres, chaque face de l'une des plaques s'active proportionnellement à la distance qui la sépare de la face en regard. Lorsque des tubes de verre de divers diamètres sont remplis d'émanation et communiquent entre eux, les tuljcs dont le diamètre intérieur est le plus grand sont en même temps ceux dont les parois sont le plus fortement radioactives; ces tubes sont aussi les plus lumineux. Pour interpréter ces faits on peut admettre que l'air chargé d'émanation agit sur les parois par un rayonnement qui |)rend naissance en tout point de la masse gazeuse, et que la radioactivité induite sur une paroi est proportionnelle au flux de rayonnement activant reçu par cette paroi.

Actà'/lé indinlc à évolution lente. — LTn corps solide acquiert une radioactivité induite persistante très lad)le, h)rsqu'd est resté pendant un mois au moins au contact de l'émanation du radium. Un corps retiré d'une enceinte activante après un long séjour au contact de l'émanation perd son activité d'abord rapidement suivant les lois que nous avons énoncées. Mais l'activité rayonnante

ne disparaît pas complètement; il reste un rayonnement plusieurs milliers de fois plus faible que celui initial ; ce rayonnement évolue a\ ec une lenteur extrême, il continue à se produire pendant plusieurs années. (Le rayonnement passe par un minimum, il augmente ensuite lentement pendant plusieurs mois, tout en restant toujours extrêmement faible.)

Occlusion de V éinancition du radium par les corps solides. — Tous les corps solides activés au contact de l'émanation du radium ont acquis la propriété d'émettre eux-mêmes en très petite quantité cette émanation. Ils conservent cette propriété pendant 20 minutes seulement à partir du moment où on les a retirés de l'enceinte activante. Cependant, certains corps solides : le celluloïd, le caoutchouc, la paraffine ont la propriété de s' imprégner d'émanation et d'en émettre ensuite en abondance pendant plusieurs heures et même plusieurs jours.

Activité induite des liquides. — Un liquide placé dans une enceinte activée par le radium devient radioactif. On peut ainsi activer de l'eau, des solutions salines, du pétrole, etc. Ces liquides dissolvent une certaine quantité d'émanation. Quand un liquide activé est séparé du radium et enfermé dans une ampoule scellée, il perd lentement son activité suivant la loi de destruction de l'émanation (diminution de moitié en 4 jours). Quand le liquide est placé dans un vase ouvert à l'air, il perd son activité très rapidement, et l'émanation se répand dans l'air ambiant.

Variations d'activité des solutions des sels de radium et des sels de radium solides. — Une solution de sel de radium, exposée à l'air d'une chambre dans un vase ouvert, devient à peu près inactive. Celte solution émet de l'émanation qui se répand dans la pièce et provoque la radioactivité induite des parois. La radioactivité du radium se trouve ainsi extériorisée. Si l'on enferme la solution en tulie scellé, son activité augmente peu à peu et tend vers une valeur limite qui n'est guère atteinte qu'au bout d'un mois. On peut admettre que l'émanation produite par le radium s accumule dans le tube scellé, jusqu'à ce que la vitesse de sa destruction spontanée devienne égale au débit fourni par le radium.

48o OEUVRES l)K P. CURIE.

Nous avons vu qu'un sel de radium solide (|ui vient d'être préparé possède une aclivité qui augmente avec le temps et devient environ 5 fois plus grande que l'activité initiale. On peut admettre que l'émanation émise par le radium ne peut s'échapper que difficilement du sel solide, qu'elle s'y accumule et se transforme sur place en radioactivité induite. Un équilibre de régime s établit quand la perte spontanée devient suffisante pour compenser la production.

Lorsque l'on chauffe au rouge un sel de radium solide, toute l'émanation qui y était accumulée s'échappe; le sel ramené à la température ambiante émet alors beaucoup moins de rayons de Becquerel ; cependant, peu à peu le rayonnement reprend sa valeur primitive qui est atteinte au bout de i à 2 mois. Le sel qui a été chaufle au rouge ne possède plus guère la propriété d'émettre de l'émanation à l'extérieur; mais cette propriété peut lui être rendue en le redissolvant et en le séchant à une température peu élevée.

Diffusion de V émanation du radium. — Nous avons étudié, M. Danne et moi, la loi de diffusion de lémanation du radium. Un gros réservoir en verre rempli d'air activé communique avec l'atmosphère par un tube capillaire. On mesure en fonction du temps le rayonnement de Becquerel émis par les parois du réservoir, et l'on en déduit la loi de l'écoulement de l'éuianation pyr le tube capillaire. On trouve 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. Ces lois sont celles que l'on obtient pour un gaz mélangé à l'air dans les mêmes conditions. Le coefficient de diffusion de l'émanation dans l'air est égal à 0,100 à la température de 10". Ce coefficient est donc du même ordre de grandeur que celui de la diffusion de l'acide carbonique dans l'air qui est égal à 0,1 5 à la même température.

Radioactivité induite par le t/iorium et émanation du thorium. — Le thorium émet une émanation et donne lieu à des phénomènes de radioactivité induite; ces propriétés ont fait l'objet de nombreuses études de M. Rutherford. L'action du thorium est.

RhXHHRCIIES RÉCENTES SUR I.A RADIOACTIVITÉ. 4''*l

d'ailleurs, considérablement moins intense que celle du radium. L'émanation du thorium disparaît spontanément suivant une loi exponentielle simple, mais la disparition est beaucoup plus rapide que pour l'émanation du radium; la quantité d'émanation du thorium diminue de moitié en i minute et lo secondes environ, tandis que, dans le cas du radium, la cpiantité d'émanation diminue de moitié en 4 jours. Cette diilérence considérable amène une modification profonde dans l'aspect des phénomènes.

Dans une enceinte fermée dont les dimensions ne sont pas tro|) grandes, l'émanation du radium se répand à peu près uniformément dans toutes les parties de l'enceinte. Mais, dans les mêmes conditions, l'émanation du thorium se trouve accumulée dans le voisinage du thorium, parce qu'elle disparait spontanément avant d'avoir eu le temps de se diffuser dans 1 air à une distance notable. On peut mesurer l'activité radiante d'une substance en plaçant cette substance sur le plateau inférieur d'un condensateur formé de deux plateaux parallèles horizontaux, et en mesurant la conductibilité que la substance communique à l'air situé entre les plateaux. Si l'on fait cette mesure pour l'oxyde de thorium, on constate que la conductibilité de l'air est fortement diminuée quand on envoie un courant d'air entre les plateaux. L'oxyde de thoriuiu émet, en effet, de l'éuianation qui s'accumule au-dessus de la substance et contribue par son rajonneiuent à ioniser l'air entre les plateaux. Un courant d'air entraîne l'émanation à mesure qu'elle se dégage, et il ne reste alors comme cause ionisante que le rayonnement de Becquerel venant directement du thorium.

Si l'on répète la même expérience avec un sel de radium, on observe que le courant d'air ne produit qu'un effet très faible. Avec l'uranium et le polonium, qui n'émettent pas d'émanation, l'effet du courant d air est nul. Au contraire, dans le cas de lactinium, l'action du courant d'air a pour effet de supprimer les 4 de la conductibilité de l'air. On peut conclure que pour le thorium, et surtout pour l'actinium, le rayonnement de l'émanation est très important par rapport au rayonnement de la substance radioactive elle-même.

Quand on veut activer un corps solide à saturation avec l'émanation du thorium, il est nécessaire de faire agir l'émanation pendant un temps assez long, et pour cela il faut la renouveler con- G. 3i

482 CœtVRKS DE P. CIRIE.

stamment à la surface du cor|)s que l'on \eul activer. On obtient ce résultat en faisant barboter un courant ci air continu dans une solution de sel de thorium, et en envoyant ce courant d'air chargé d'émanation sur le corps à activer. Le corps solide activé par l'émanation du thorium se désactive spontanément suivant une loi exponentielle; le rayonnement baisse de moitié pendant chaque période de i i heures. Ainsi, contrairement à ce qui se passe pour les émanations, l'activité induite par le thorium sur les corps solides disparait bien plus lentement que celle induite par le radium.

BadioacLivité induite par r acliiiium et émanation de l'actiniiim. — L'actinium émet une émanation qui donne un rayonnement très intense. Cette émanation disparaît spontanément avec une rapidité extrême, elle diminue de moitié en un temps de l'ordre de grandeur d'une seconde. Dans l'air à la pression atmosphérique l'émanation émise par l'actinium ne peut se propager à plus de 7""" ou 8""" de distance de la substance active; elle n'active donc que les corps solides placés tout près de la source. Au contraire, dans une enceinte vide d'air, la diffusion est rapide, et un corps placé à 10'"' de distance de l'actinium peut encore s'activer. La radioactivité induite par l'actinium sur les corps solides disparaît suivant une loi exponentielle; elle diminue de moitié en 36 minutes environ.

Concentration de la radioactivité induite sur les corps charités négativement. — M. Rutherford a montré qu'un corps exposé à l'action de l'émanation du thorium s'active plus fortement, quand il est porté à un potentiel électrique négatif, que quand il est au même potentiel que les corps environnants; au contraire il s'active moins, s'il est porté à un potentiel électrique positif. Le même phénomène se produit pour Tactivation par le radium et l'actinium. La nature de ce curieux phénomène ne me paraît pas encore bien établie.

Condensation des émanations du radium et du thorium. — MM. Rutherford et Soddy ont découvert que les émanations du radium et du thorium se condensent à la température de l'air

liquide. Un courant d'air chargé d'émanation perd ses propriétés radioactives en traversant un serpentin plongé dans Tair liquide. Les émanations restent condensées dans le serpentin; elles se retrouvent à l'état gazeux quand on réchauffe celui-ci. L'émanation du radium se condense à — i5o", celle du thorium se condense à une température comprise entre — 100° et — loo". On peut faire l'expérience suivante : Deux réservoirs de verre, l'un gros, l'autre petit, communiquent ensemble; ils sont remplis de gaz activé par le radium. On plonge le petit réservoir dans l'air liquide. Le gros réservoir devient alors rapidement inactif, pendant que toute l'activité va se concentrer dans le petit réservoir. Si Ion supprime alors la communication entre les deux réservoirs et que l'on retire le petit réservoir de lair liquide, on voit que le grand réservoir n'est pas lumineux, tandis que le petit est plus lumineux qu'au début de l'expérience. L'expérience est très brillante si Ton a eu soin d'enduire les parois internes des réservoirs avec du sulfure de zinc phosphorescent.

Quand on chauffe au rouge un fil de platine activé par le thorium ou le radium, ce fil perd la plus grande partie de son activité. JM"*^ Fanny Cook Gates a montré que cette radioactivité se transporte sur les corps solides froids placés dans le voisinage du fil; elle distille en quelque sorte à une température assez élevée, en passant par la forme intermédiaire dune émanation gazeuse. La l'adioactivité induite des corps solides serait donc analogue à une émanation condensée.

Activité induite par le séjour des corps à l'état dissous dans une solution radioactive. Uranium JC. Thorium A . — Certains corps sont activés temporairement quand ils ont séjourné dans une même dissolution avec des corps radioactifs. M. Giesel et M"'^ Curie ont ainsi préparé du bismuth actif en dissolvant un sel de bismuth dans une solution de sel de radium. M. Debierne a activé de même un sel de baryum dans une solution d'un sel d'aclinium; le sel de baryum ainsi activé présentait certaines analogies avec les sels de radium et se fractionnait de la même façon; par cristallisation du chlorure l'activité se concentrait dans le sel qui s était déposé.

On parvient aussi par divers procédés à diviser l'activité de

484 OEUNRES DE P. CURIE.

l'uranium au niojen de précipitations chimiques (Crookes, Soddy, Rutherford et Grier, Debierne, Becquerel). On ajoute, par exemple, du chlorure de baryum à une solution d'azotate d'uranyle, et l'on précipite le baryum à l'état de sulfate en ajoutant un peu d'acide sulfurique. Le sulfate de baryum précipité, séparé el séché est radioactif; il a entraîné une partie de lactlviré de l'uranium, car le sel d'urane retiré de la solution évaporée à sec se montre moins actif qu'avant d'avoir subi cette opération. Mais, au bout de quelques mois, le sulfate de baryum a perdu sa radioactivité, tandis que le sel d'urane a repris ses propriétés primitives. On peut admettre que le sel de baryum s'était activé au contact de l'uranium, ou encore qu'il a entraîné sous une forme spéciale une partie de lactivilé de celui-ci [iiraiùum A' de Crookes).

MM. Rutherford et Soddy oirt montré c{ue, si l'on précipite le nitrate de thorium par l'ammoniaque, Toxyde de thorium précipité est moins actif que l'oxyde de thorium ordinaire. En revanche, la liqueur d'où il a été précipité est radioactive, et, en l'évaporant à sec, on obtient un résidu très petit, mais 25oo fois plus actif que la thorine (ils appellent thorium .¥ le corps radioactif de ce résidu). Au bout de quelques semaines, le résidu a perdu son activité, le thorium X a disparu, et la thorine précipitée a. au contraire, repris son activité normale. De plus, tant que le thorium X existe, il émet en abondance V émanation du thorium.

MM. Rutherford et Soddy admettent que l'uranium X et le thorium X sont des produits intermédiaires de la désagrégation de l'uranium et du thorium. Le thorium, par exemple, produirait d'une façon continue le thorium X, qui se désagrégerait en donnant l'émanation du thorium, laquelle se transformerait à son tour en activité induite.

Conductibilité de l'air atmospJiérii/ue. Emanation et radioactivité induite à la surface du sol. — MM. Elster et Geitel d'une part, M. Wilson d'autre part, ont montré que laii- atmosphérique conduit toujours légèrement l'électricité; cet air est toujours légèrement ionisé. Cette ionisation sendjle due à des causes multiples. D'après les travaux de MM. Elster et Geitel, l'air atmosphérique renferme toujours en très petite proportion une émanation analogue à celle émise par les corps radioactifs. Des fds

RKCHKRCHES RÉCENTKS SUR LA RADIOACTIVITE. 485

métalliques tendus dans l'air et maintenus à un potentiel négatif élevé s'activent sous l'influence de celte émanation. Au sommet des montagnes l'air atmosphérique contient plus d'émanation que dans la plaine ou au bord de la mer. L'air des caves et 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. L'air extrait de certaines eaux minérales renferme de l'émanation, tandis que l'air contenu dans l'eau de la mer et des rivières en est à peu près exempt.

.La conductibilité de l'air atmosphérique est encore probablement due en partie à des radiations très pénétrantes qui traversent l'espace et dont l'origine est inconnue. Enfin il est probable que tous les corps sont légèrement radioactifs, et que ceux qui sont à la surface du sol agissent pour rendre l'air qui les entoure conducteur de 1 électricité.

Constantes de temps qui caractérisent la disparition des émanations et des radioactivités induites. — Nous avons vu que les émanations radioactives et les radioactivités induites des corps solides disparaissent spontanément et que la loi de leur disparition est, en général, une loi exponentielle simple. L'intensité du rayonnement I est donnée en fonction du temps t par une formule de la forme

I = Ioe-«',

Iq étant l'intensité initiale du rayonnement, a une constante. Cette loi exponentielle est complètement définie par la connaissance d'une constante de temps qui sera, par exemple, l'inverse de a dans la formule précédente. On pourra encore prendre comme constante le temj)s nécessaire pour que Tintensité du rayonnement diminue de moitié.

Il est fort remarquable que ces constantes de temps semblent rester invariables dans les circonstances les plus variées. C'est ainsi que lémanation du radium diminue de moitié pendant chaque période de 4 jours, quelles que soient les conditions de l'expérience et quelle que soit la température entre — i8o" et +45o"; la vitesse de disparition est la même que 1 émanation soit à l'état

486 œUVRES DE p. Cl'RIF.;

gazeux (tempéralure ambiante) ou à l'état condensé (à — i8o"). Les pi'opriétés de lémanation du radium nous fournissent donc un étalon de temps irwariable et indépendant de toute convention sur les unités.

Les constantes de temps de la radioactivité permettent de caractériser d'une façon précise la nature des diverses énergies radioactives.

Voici les temps nécessaires pour que l'activité tombe à la moitié de sa valeur :

Pour l'éinanation du radium. ... ,\ jours.

» » du thorium... i minute lo secondes. *

» » de l'actinium. . quelques secondes.

Il heure ( au déhut de la désactivation ).

28 minutes (pour les temps supérieurs à 1 heures après le début de la désactivalion).

Pour la radioactivité induite par

le thorium 11 heures.

Pour la radioactivité induite par

l'actinium 36 minutes.

Ainsi MM. J.-J. Tbomson et Adam ont trouvé récemment que l'émanation de l'eau de certaines sources disparaît en diminuant de moitié pendant chaque période de 4 jours, et que cette émanation provoque une activité induite des corps solides qui disparaît de moitié en 4o minutes environ. On est donc en droit de supposer que l'émanation contenue dans ces eaux est due au radium.

Le thorium ordinaire extrait des sables monazités est faiblement radioactif. Le thorium extrait de la pechblende est fortement radioactif (thorium à actinium de Debierne). La radioactivité dans les deux cas n'est pas due à la présence de la même substance radioactive, car les constantes de temps de l'émanation et de la radioactivité induite sont différentes.

Certains corps radioactifs comme l'actinium n'ont jamais pu être séparés à l'état de corps purs, et il y a même lieu de supposer que les substances très actives étudiées n'en renferment que des traces. Les réactions chimiques des corps ne peuvent être reconnues avec certitude lorsque ces corps se trouvent seulement à l'étal dilué, mélangés à d'autres substances. 11 se fait alors des entraîne-

RECHERCHES RÉCENTES SLR LA RADIOACTIVITÉ. /(Sj

ments dans les précipitations, et l'action des réactifs n'est pas la même que celle que Ton obtiendrait avec des corps purs. Les réactions chimiques ne peuvent donc plus servir à caractériser le corps radioactif; celui-ci sera au contraire caractérisé en toute circonstance par la constante de temps de l'émanation qu'il émet et par celle de la radioactivité induite qu'il provoque sur les corps solides.

Nature de l'émanation. — Sui\antiM. Kutherford, l'émanation d'un corps radioactif est un gaz matériel radioactif qui s'échappe de ce corps. En effet, à bien des points de vue, l'émanation du radium se comporte comme un gaz.

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 rappoi-t des volumes. On peut encore porter un des deux réservoirs à 35o", pendant que l'autre reste à la température ambiante, et Ton constate que dans ce cas encore l'émanation se partage entre les deux réservoirs comme le ferait un gaz parfait obéissant aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac.

Nous avons vu aussi que l'émanation du radium se diffuse dans l'air suivant la loi de diffusion des gaz, et avec un coefficient de diffusion comparable à celui de l'acide carbonique. Enfin, les émanations du radium et du thorium se condensent à basse température comme des gaz liquéfiables.

Toutefois il convient de rappeler que l'on n'a pu observer jusqu'ici aucune pression due à l'émanation, et l'on n'a pas davantage constaté par une pesée la présence d'un gaz matériel. Toutes nos connaissances relatives aux propriétés de l'émanation résultent de mesures de radioactivité. On n'a pas encore non plus constaté avec certitude la production d'un spectre caractéristique du à l'émanation.

L'émanation ne saurait d'ailleurs être considérée comme un gaz matériel ordinaire, puisqu'elle disparaît spontanément d'un tube scellé qui la contient, et que la vitesse de disparition est absolument indépendante des conditions de l'expérience, en particulier de la température.

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Il est fort curieux que les nombreuses tentalives faites dans des conditions très variées, pour obtenir des réactions chimiques avec les émanations j sont restées infructueuses, l^oiir expliquer ce fait, M. Rutherford admet que les émanations sont des gaz de la famille de l'argon.

Voici encore quelques faits difficiles à interpréter : L'émanation du radium se condense à — i 5o". Or à — i,)3" on peut, d'après Rutherford, faire passer un courant d'air continu sur l'émanation liquéfiée sans l'entraîner. Cependant la quantité d'émanation condensée doit être bien faible et, s'il existait la moindre tension de vapeur à — i53", l'émanation ne tarderait pas à se vaporiser dans un courant d'air. De plus, la température de condensation par reiroidissement devrait être fonction de la quantité d'émanation contenue dans un volume d'air donné, ce qui n'a pas été signalé.

Nous avons trouvé, M. Debierne et moi, que l'émanation passe avec une facilité extrême à travers les trous ou les (issures les plus ténues des corps solides, alors que dans les mêmes conditions les gaz matériels ordinaires ne peuvent circuler qu'avec une très grande lenteur.

M. Rutherford suppose que le radium se détruit spontanément, et que l'émanation est un des produits de sa désagrégation. Nous avons observé, M. Debierne et moi, qu'un sel de radium solide active assez rapidement, jjar l'émanation qu il dégage, les parois d'un réservoir rempli d'air qui le renferme. Au contraire, si l'on a fait un vide très parfait dans le réservoir, l'activation ne se produit qu'avec une lenteur extrême ; elle réapparaît d'ailleurs rapidement dès qu'on a laissé rentrer un gaz. Cependant l'émanation se propage bien plus rapidement dans un gaz à très basse pression que dans le même gaz à la pression atmosphérique. On est donc conduit à admettie que dans le \ide l'émanation éprouve une difficulté particulière à s'échapper du radium.

Dégagement de gaz par les sels de radium. Prod action ddiélium. — M. Giesel a remarqué que les solutions de bromure de radium dégagent constamment des gaz. Ces gaz sont formés principalement d'hydrogène et d'oxygène, la proportion relative étant la même que pour l'eau; ils peuvent donc provenir de la décomposition de l'eau delà solution. Mais MIM. Ramsay et Soddy

RECHKRCHES RÉCENTES SLR LA RADIOACTIVITÉ. 4^9

ont de plus reconnu dans ces gaz la présence constante d'une petite quantité d'hélium qu'ils ont pu caractériser par son spectre obtenu au moyen d'un tube de Geissler. Les raies de l'hélium étaient aussi accompagnées de trois raies inconnues.

Un sel solide de radium dégage aussi constamment des gaz capables de produire une pression dans un tube fermé. On peut attribuer à ces dégagements gazeux deux accidents qui se sont produits dans mes expériences. Une ampoule de verre mince scellée, presque complètement remplie de bromure de radium bien sec, a fait explosion sous leffet d'un faible échauffement. Une explosion s'est produite aussi avec du chlorure de radium sec que j'ai soumis clans le vide à un échaufl'ement assez rapide à 3oo"; dans ce cas ce sont les fragments du sel solide remplis de gaz occlus qui semblent avoir fait explosion.

Au moment où l'on dissout dans l'eau un sel solide de radium préparé depuis longtemps, on constate un abondant dégagement de gaz.

La production spontanée d'hélium dans un tube scellé qui renferme du radium est évidemment un fait nouveau d'une importance fondamentale. MM. Ramsaj et Soddy ont de plus accumulé de l'émanation de radium et l'ont enfermée avec de l'oxygène sous basse pression dans un tube de Geissler. Ils ont obtenu des raies nouvelles qu'ils attribuent à l'émanation, et ils ont constaté de plus que le spectre de l'hélium, primitivement absent, a pris peu à peu naissance dans leur tube. L'hélium pourrait, d'après cela, être l'un des produits de la désagrégation du radium.

A l'appui des résultats qui précèdent on peut rappeler quelques remarques que nous avions faites. M'"" Curie et moi, dès le début de nos i^echerches. Nous avions été très frappés par le fait de la présence simultanée dans certains minéraux de l'uranium, du radium et de l'hélium. Nous avons pris 5o''8 de chlorure de baryum du commerce, provenant de minerais ne renfermant pas d urane, et nous avons soumis ce chlorure à une cristallisation fractionnée, pour voir s'il renfermait des traces de chlorure de radium. Après un fractionnement prolongé, la portion de tète du fractionnement, réduite à quelques grammes, ne se montrait nullement radioactive. Le baryum ne contient donc du radium cjue quand il provient de minerais d' urane. Ce sont encore les mêmes minerais qui con-

/jgo («UVRES DE P. CURIE.

tiennent de I liélium. On peut penser cpi'il y a une relation de cause à effet dans la présence simultanée de ces trois substances. Ce résumé rapide des recherches sur la radioactivité suffit pour montrer l'importance du mouvement scientifique qui a été provoqué par l'élude de ce phénomène. Les résultats obtenus sont de nature à modifier les idées que l'on pouvait avoir sur l'invariabilité de l'atome, sur la conservation de la matière et la conservation de l'énergie, sur la nature de la masse des corps et de l'énergie répandue dans l'espace. Les questions les plus fondamentales de la Science sont donc remises eu discussion. En dehors de I intérêt théorique dont ils sont l'objet, les phénomènes de radioactivité donnent de nouveaux moyens d'action au physicien, au chimiste, au physiologiste et au médecin.