Recherches sur une propriété nouvelle de la matière

Les premières expériences relatives à la découverte et à l'étude des phénomènes dont il va être question ont été publiées dans les Comptes rendus des Séances de l'Académie des Sciences il y a sept ans. Le détail des recherches poursuivies en 189(3 et 1897 devait faire à cette époque l'objet d'un premier Mémoire. Le désir d'élucider quelques expériences contradictoires, et l'obligation de ne pas abandonner' un autre travail en cours d'exécution, ne me laissèrent pas le loisir de faire cette publication.

En 1898, les travaux que M. et Mm° Curie entreprirent

à la suite des miens tirent connaître des produits qui manifestèrent les mêmes phénomènes avec une intensité considérablement plus grande. Les faits nouveaux se présentèrent alors avec une telle profusion et se succédèrent avec une telle rapidité qu'il devint nécessaire de s'adonner exclusivement à leur constatation, en remettant à une époque ultérieure une rédaction qui donnât aux faits observés un cadre plus complet.

Ces circonstances expliquent pourquoi je publie seulement aujourd'hui ce travail, au début duquel on rencontrera des observations anciennes remontant à six ou sept années, et dont quelques-unes n'ont déjà plus qu'un intérêt rétrospectif. J'ai cru cependant devoir exposer celles-ci avec les divers détails qui au rai en t été donnés au moment où elles ont été faites, car elles marquent les étapes successives des progrès réalisés dans la voie nouvelle que ces expériences venaient d'ouvrir.

Le présent Mémoire a été divisé en deux parties. La première comprend des recherches faites en 1896 et 1897 dans lesquelles après avoir découvert les propriétés radiantes de l'uranium, j'ai étudié les caractères physiques du rayonnement nouveau.

La seconde renferme mes travaux depuis 1898, époque à laquelle les nouveaux produits découverts par M. et Mme Curie donnèrent à la question une extension considérable en révélant des phénomènes que le faible rayonnement de l'uranium eut été, sinon impuissant, du moins beaucoup plus lent à manifester.

L'idée de rechercher si les corps pouvaient émettre un

rayonnement invisible et pénétrant m'a été suggérée par l'annonce des premières expériences de M. Rôntgen. Rien n'autorisait à cette époque à ne pas attribuer le phénomène présumé à une forme nouvelle d'un mode connu de transformation de l'énergie. Contrairement à toute attente, les premières expériences ont mis en évidence le fait nouveau d'une production d'énergie en apparence spontanée, c'est-à-dire sans cause connue.

Les travaux poursuivis depuis plusieurs années par de nombreux observateurs ont accumulé des faits dont l'ensemble a constitué une branche scientilicpie nouvelle ; mais la cause première des phénomènes reste encore, comme au premier jour, une énigme du plus haut intérêt.

Dans la séance de l'Académie des Sciences du ao janvier 1896, au moment où M. H. Poincaré venait de montrer les premières radiographies envosées par M. Rôntgen, je demandai à mon confrère si l'on avait déterminé quel était, dans l'ampoule vide productrice des rayons X, le lieu d'émission de ces rayons. 11 me fut répondu que l'origine du rayonnement était la tache lumineuse de la paroi qui recevait le flux cathodique. Je pensai aussitôt à rechercher si l'émission nouvelle n'était pas une manifestation du mouvement vibratoire qui donnait naissance à la phosphorescence, et si tout corps phosphorescent n'émettait pas de semblables rayons. Je fis part de cette idée et de ce projet à M. Poincaré, et dès le lendemain je commençai, dans cet ordre d'idées, une série d'expériences dont il sera dit plus loin quelques mots; celles-ci ne confirmèrent pas la prévision qui les avait fait entreprendre.

M. Poincaré écrivait alors pour le numéro du 3o janvier 1896 de la Revue générale des Sciences, un article sur les rayons de Rôntgcn; à la suite des diverses hypothèses qui se présentaient à l'esprit pour concevoir la nature de ces rayons il ajouta (i) : « Ainsi c'est le verre qui émet les rayons de Rôntgen,et il les émet en devenant fluorescent. Ne peut-on alors se demander si tous les corps dont la fluorescence est suffisamment intense n'émettent pas, outre les rayons lumineux, des rayons X de Rontgen, quelle que soit la cause de leur fluorescence. Ces phénomènes ne seraient plus alors liés à une cause électrique. Cela n'est pas très probable, mais cela est possible et sans doute assez facile à vérifier. » La publication de ce rapprochement suscita immédiatement un grand nombre d'expériences.

Si l'on suit Tordre des publications, il faut mentionner d'abord une expérience de M. Ch. Henry (2) qui plaça sur une plaque photographique enveloppée de papier noir un fil de fer, puis sur le fil plusieurs pièces de monnaie, et sur l'une des pièces un peu de sulfure de zinc phosphorescent préparé par lui. Il exposa le tout aux ravons X; puis, en développant la radiographie, il constata que l'ombre du fil apparaissait légèrement sous la pièce recouverte de sulfure de zinc phosphorescent. Il en conclut que ce corps avait émis des rayons traversant le métal et impressionnant la plaque photographique. L'épreuve que j'ai eu

(1) Revue générale des Sciences, t. VII, p. 56, 1896.

(2) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. CXXII, p. 312, 10 février 1896.

l'occasion de voir n'a pas entraîné ma conviction, d'autant plus qu'une légère pression eût suffi pour donner un résultat analogue. Aucune expérience n'est venue depuis confirmer cette observation. Lue autre expérience de M. Gh. Henry relative à l'action de rayons émis par la blende hexagonale au travers de feuilles d'aluminium et de carton pourrait être rapprochée dune expérience faite ultérieurement par M. Troostet dont il sera question dans le chapitre II, mais l'expérience de M. Gh. Henry ne présente pas assez de netteté pour qu'on puisse affirmer qu'il s'agisse du même phénomène.

On doit mentionner ici, pour n'y plus revenir, et comme ayant été rattachées à tort au nouveau phénomène, diverses expériences de M. G. Le Bon (i). Il s'agissait d'impressions photographiques attribuées à des rayons issus de sources lumineuses, et que l'auteur a appelés la « lumière noire »; ces rayons, capables de traverser des écrans métalliques, sont arrêtés par une feuille de papier noir.

Ces expériences affectent pour la plupart une complication qui masque la véritable cause des faits observés. Dans les cas simples ceux-ci apparaissent comme des conséquences des phénomènes connus.

Les conclusions sont exposées en termes peu précis et d'une généralité telle qu'ils peuvent s'appliquer éventuellement à des phénomènes d'un tout autre ordre. L'auteur a cru pouvoir s'appuyer sur ces conclusions pour élever des

(1) Comptes rendus de V 'Académie des Sciences, t. CXXIl (1896), p. 188, 27 janvier; p. 233, 3 février; p. 386, 17 février; et p. 462, 24 février.

revendications de priorité à l'occasion de plusieurs des découvertes qui ont été réalisées plus tard dans le domaine qui nous occupe. Il suffit de relire dans les Comptes rendus des Séances de ï Académie des Sciences les premières publications de M. G. Le Bon pour se convaincre qu'au moment où il les a faites, l'auteur n'avait aucune idée des phénomènes de radioactivité.

Les conclusions des expériences de M. Le Bon ont été réfutées tout d'abord par M. Niewenglowski (ï), puis par M. Lumière (a). Plus tard, M. Perrigot (3) montra que diverses expériences sur la « lumière noire » étaient des effets dus à des rayons infra-rouges traversant l'ébonite, corps qui se comporte comme un verre rouge très foncé. J'ai eu l'occasion (4) de vérifier et de compléter cette observation.

De toutes ces publications une seule mérite d'attirer tout particulièrement l'attention, c'est une note de M. Niewenglowski (5) contenant l'observation suivante : un écran enduit d'une poudre de sulfure de calcium phosphorescent (au bismuth), après avoir été insolé, émit des radiations qui ont impressionné une plaque photographique au travers du carton et du papier noir.

J'ai été conduit à répéter une expérience analogue dont les anomalies remarquables seront développées plus loin; mais ce phénomène ne paraît pas être le même que

(1) Comptes rendus de V Académie des Sciences, l. CXXII (1896), p. 232, 3 février; p. 385, 17 février.

(2) Id., t. CXXII (1896), p. 463, 24 février 1896.

(3) Id., t. CXXIV (1897), p. 857 et 1087.

(4) Id., t. CXXIV (1897), p. 984.

(5) Id., t. CXXII, p. 385, 17 fév. 1896.

celui dont il va être question dans ce travail et qui constitue la radioactivité.

Telles étaient les publications qui ont précédé la première observation que j'ai faite sur les propriétés radiantes des sels d'uranium, et qui a été publiée dans la séance de l'Académie des Sciences du ii\ février 1896.

On a vu plus haut qu'antérieurement à ces diverses publications j'avais entrepris des recherches dans la même voie.

Dans une première série d'expériences des plaques photographiques, enveloppées de papier noir, avaient été exposées au rayonnement de substances phosphorescentes enfermées dans des tubes où le gaz était assez peu raréfié pour ne pas donner de rayons X.La durée de la pose, limitée par l'obligation d'entretenir la décharge dans les tubes, était de quelques quarts d'heure, et l'expérience a appris depuis que cette pose était insuffisante pour révéler un effet faible, effet qui eût été intercepté au moins partiellement par le verre du tube.

Dans une autre série, la phosphorescence de corps inaltérables à l'air, tels que le spath fluor, la blende hexagonale phosphorescente, avait été excitée par des étincelles et dans ces expériences, faites avec tout le soin possible, on n'avait obtenu aucune action en déposant ces substances sur une plaque photographique enveloppée de papier noir, soit en les excitant pendant la pose, soit en laissant l'action présumée se continuer longtemps après que l'excitation eût cessé. Bien que la pose eût été prolongée pendant plusieurs heures, cette durée était encore

trop courte. En outre, j'hésitais à exposer à l'air les belles préparations de sulfures phosphorescents que je possédais parce qu'elles s'altèrent dans ces circonstances; il en était de même pour les sels déliquescents d'uranium.

Cependant, malgréles expériences négatives sur les autres corps, je fondais de grandes espérances sur l'expérimentation avec les sels d'uranium, dont j'avais eu autrefois l'occasion, à la suite des travaux de mon père, d'étudier la phosphorescence, (les corps, qui émettent et absorbent toute une série de radiations lumineuses harmoniques, paraissent avoir une constitution moléculaire particulièrement remarquable, du moins au point de vue de la phosphorescence et de l'absorption.

Parmi les préparations de sels d'uranium que je possédais, il v avait de très belles lamelles de sulfate double d'uranyle et de potassium que j'avais préparées une quinzaine d'années auparavant. Ces cristaux, inaltérables à l'air, convenaient parfaitement pour les expériences projetées; mais je ne les avais pas alors à ma disposition, les ayant prêtés à mon confrère M. Lippmann en vue de l'obtention d'une photographie interférenticlle qui donna, du reste, de fort belles épreuves.

Le jour même où M. Lippmanm me rendit ces lamelles cristallines je lis la première observation d'où découlent toutes les recherches qui vont suivre.

Toutes les expériences, sauf une série de mesures électriques dont il sera question au chapitre III, ont été exécutées dans le laboratoire de physique du Muséum d'Histoire naturelle.