io-" 2M

tandis que le nombre donné p. 82 est 2,6. io13.

Mmc Curie vérifia en outre qu'après plusieurs traitements successifs les sels d'uranium, ramenés au même état, présentaient la même activité, et donna ainsi une démonstration nouvelle et plus complète de ce fait, que l'activité se présente comme une propriété atomique. Au début de mes recherches, en 1896 (1) j'avais considéré ce fait comme établi par la constatation de l'activité de tous les composés contenant l'élément uranium quelle que fût leur provenance.

Ce point de vue, poursuivi dans ses conséquences chimiques devait être remarquablement fécond. M. et Mme Curie avaient constaté que certains minéraux d'urauium, des échantillons de chalcolite naturelle et divers

(1) Comptes rendus, de l'Académie des Sciences, t. GXXII, p. 1080 (18 mai

lO/i RECHERCHES

échantillons de pechblende de provenances variées étaient notablement plus actifs que l'uranium métallique, puis, d'autre part, que la chalcolite artificielle était moins active que l'uranium métallique et semblable aux autres sels de ce métal; ils en conclurent que l'activité exceptionnelle de ces corps pouvait être due à la présence dans les minéraux de corps actifs encore inconnus, et ils entreprirent de les rechercher.

Toute propriété intimement liée à l'atome d'un corps et se révélant avec une intensité exceptionnelle peut servir à rechercher la présence de ce corps. C'est ainsi que si l'on ne connaissait pas d'autre réactif du fer, ses propriétés magnétiques à la température ordinaire permettraient d'en déceler la présence même dans des sels; les différences dans les propriétés magnétiques permettraient aussi d'établir des distinctions entre les métaux très magnétiques, fer, nickel, cobalt, de sorte que le caractère magnétique pourrait constituer une méthode d'investigation, à défaut d'une autre meilleure.

On sait d'autre part que l'analyse spectroscopique de la lumière émise par les vapeurs incandescentes et l'absorption de la lumière ont fourni des méthodes d'analyse chimique particulièrement délicates.

L'activité radiante de l'uranium, que M. Curie a appelée, pour abréger, la radioactivité, a constitué un caractère nouveau capable aussi de s'appliquer à une méthode d'analyse chimique, et cette application est l'œuvre de M. et Mme Curie.

J'avais indiqué, deux ans auparavant, les deux propriétés fondamentales de la radioactivité, l'action chi-

SLR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE. Io5

inique sur les sels d'argent, révélée par la plaque photographique, et la conductibilité communiquée aux gaz. Les indications des deux méthodes fondées sur ces deux propriétés ne sont pas équivalentes. Si le rayonnement étudié est complexe, l'action sur les sels d'argent et l'ionisation de l'air peuvent ne pas être produites avec les mêmes intensités relatives par les mêmes rayons; les deux méthodes doivent se compléter mutuellement. Celles-ci ont du reste chacune leurs avantages. La plaque photographique accumule lentement les impressions de rayonnements extrêmement faibles, et donne des images avec des détails très délicats; V électromètre donne des indications rapides, fournit des valeurs numériques, mais ne permet pas certaines analyses délicates d'un faisceau de rayons actifs.

M. et Mme Curie se sont presque exclusivement servis de la méthode électrique: guidés par l'idée que la radioactivité était une propriété atomique, idée que la connaissance anticipée des diverses manifestations de la radioactivité aujourd'hui connues eût peut-être troublée, ils ont eu le rare bonheur de voir leur tentative dans la recherche de corps nouveaux couronnée de succès.

11 n'entre pas dans le cadre de ce mémoire, qui ne contient en principe que mes recherches personnelles, de développer ici le beau travail de M. et Mme Curie.

Cependant, comme la suite de mes recherches a été intimement liée aux observations faites avec les préparations de plus en plus actives dont M. et Mme Curie ont eu l'obligeance de me remettre de petites quantités, je dois résumer brièvement les résultats de leurs premiers travaux.

Parmi les corps les plus actifs compris dans l'étude faite par Mme Curie, se trouvait la pechblende de Joachimsthal. M. et MIUC Curie entreprirent de traiter ce minerai et d'en extraire un produit plus actif que l'uranium. Le 18 juillet 1898 M. et Mme Curie (1) annonçaient à l'Académie des Sciences la préparation d'un produit intimement associé au bismuth, et 4oo fois plus actif que l'uranium, à surface égale, pour ioniser l'air; Ce produit fut appelé le polonium.

Le 26 décembre de la même année, M. et Mme Curie (2), avec la collaboration de M. Bémont, décrivirent la préparation d'un autre produit retiré de la pechblende et accompagnant dans ses réactions chimiques le baryum. Par des fractionnements successifs ils avaient réussi à préparer un produit 900 fois plus actif que l'uranium, dont le poids atomique était plus grand que celui du baryum, qui dans le spectre de l'étincelle faisait apparaître des raies caractéristiques nouvelles reconnues par M. Demarçay, et dont le rayonnement était assez intense pour provoquer la phosphorescence du platinocyanure de baryum. Le corps nouveau ainsi caractérisé reçut le nom de radium. Ce corps se trouve en très petite quantité dans le minerai. On a pu extraire de plusieurs tonnes de résidus de minerai d'urane quelques décigrammes de produits extrêmement actifs. A ces corps on doit en ajouter un troisième, préparé par M. Debierne, qui accompagne dans ses réactions le thorium dont il n'a pu être séparé. Nous reviendrons plus loin

(1) Comptes, rendus de l Académie des Sciences, t. CXXVII, p. 175.

(2) Id., t. CXXVII, p. 1215.

sur ces corps dont un seul, le radium, a pu être isole à l'état de sel pur.

On doit mentionner, en outre, qu'à la même époque M. Giesel, à Brunswick, recherchait la préparation de produits actifs; les premiers produits obtenus par M. Giesel et décrits postérieurement aux publications de M. et Mme Curie étaient du bismuth à polonium, et du barvum radifère; on verra plus loin que ces préparations présentaient des différences avec celles de M. etMme Curie.

Plus tard (i), M. Giesel a obtenu un produit actif uni au plomb, mais qui n'a pas encore été caractérisé.

§ •).. — Recherches physiques sur le rayonnement de F uranium et des nouvelles substances radioactives.

J'ai cité à la fin du chapitre Ier, §2, diverses expériences relatives à la réflexion diffuse des rayons de l'uranium, effets dus, comme je l'ai démontré plus tard, à un rayonnement secondaire émis par les corps frappés. Je continuais ces recherches rendues difficiles par la faiblesse du rayonnement mais qui toutes concordaient pour montrer l'absence de réflexion régulière et je terminais d'autres travaux, lorsque la première publication de Mme Curie nie conduisit à faire quelques essais photographiques avec la pechblende, et avec l'orangite (silicate hydraté de thorium); l'une de ces épreuves montrant des impressions dues à l'uranium, à l'orangite et à la pechblende de Georgenwagsfort, est reproduite (PL IV, li^. r 5) (avril 1898).

(1) Berlchte der Deutschen chemischen Gesellschaft, 33, 3569. 1901.

Le 5 janvier 1899 M. Curie eut l'obligeance de me remettre quelques centigrammes d'un sulfure de bismuth et de polonium, d'activité 900, et de carbonate de baryum radifère d'activité 1200. Ces corps furent disposés aussitôt dans de petits cylindres de papier de 7 millimètres environ de diamètre, fermés en dessus par un bouchon, eten dessous soit par une très mince lame de mica, soit par une feuille d'aluminium battu; dans des cylindres exactement semblables fermés par des lames de mica ou d'aluminium identiques, on mit un peu de poudre d'uranium, et les petits cylindres furent placés à même sur la gélatine d'une plaque photographique, le 7 janvier 1899; après 5o minutes de pose on a développé la plaque qui a donné l'épreuve de la figure 19, PI. IV.

On doit remarquer que dans l'impression du radium au travers du mica, la lumière due aune phosphorescence du carbonate de radium, et dont il est question plus loin, a dû intervenir, mais l'impression obtenue au travers de l'aluminium mince avec le même carbonate de radium montre que dans ce cas particulier l'effet, lumineux a été négligeable.

Cette épreuve a immédiatement mis en évidence un fait important. Les impressions dues au polonium sont limitées nettement à la projection des cylindres de papier, montrant que le rayonnement de ce corps a été complètement absorbé par les parois latérales. Le rayonnement du polonium traverse très bien une feuille très mince d'aluminium, plus difficilement une très mince lamelle de mica; l'épreuve montre qu'il ne traverse pas une feuille de papier, et d'autres épreuves ont fait voir qu'il ne traversait pas une lamelle de verre de oinm, 1 d'épaisseur, ou, du moins, que

la durée de la pose était trop courte pour révéler une action au travers de ces corps. L'impression obtenue sur la plaque ci-dessus avec l'uranium est extrêmement faible.

Si l'on interpose entre ces corps actifs et la plaque photographique une lame d'aluminium de 2 millimètres d'épaisseur, par exemple en enfermant la plaque sensible dans le châssis décrit pages 1 1 et [\i et représenté figure 7, PI. II, les impressions sont plus faibles au bout du même temps; mais si on prolonge la pose pendant deux jours, on obtient l'épreuve représentée figure 20, PI. IV, dans laquelle à côté de la très forte impression produite par le radium, on reconnaît que l'impression due au polonium est plus faible que celle qui est donnée par l'uranium. Ainsi l'absorption produite par une épaisseur de 2 millimètres d'aluminium, est bien plus considérable sur les rayons du polonium que sur ceux de l'uranium et du radium.

A cette époque les phénomènes d'absorption étaient les seuls que l'on connaissait pour caractériser des rayonnements de nature différente et cette expérience venait établir une différence profonde entre les rayonnements émis par les deux corps très actifs découverts par M. et Mme Curie. On verra plus loin comment cette différence a été précisée et comment on a démontré que les deux rayonnements étaient essentiellement différents.

On doit ajouter que si l'on prolonge la pose, le rayonnement du polonium donne une impression au travers du papier lorsque celui-ci est en contact avec la matière active et avec la gélatine de la plaque photographique, la fig. 18, PI. I\ montre ce phénomène sur lequel nous reviendrons plus tard.

§ 3. — Recherches relatives à la réfraction des

nouveaux rayons.

J'ai profité de la grande intensité du rayonnement du

radium pour répéter des expériences qui avaient été montées depuis longtemps avec l'uranium, mais que la faiblesse du rayonnement de ce dernier corps rendait difficiles ou incertaines.

J'ai déjà signalé au commencement de ce mémoire et surtout au chapitre 11 un fait observé constamment avec l'uranium, qui s'est reproduit avec le radium et le thorium et qui est le suivant : lorsque la substance active, enfermée ou non dans un tube de verre ou de papier, est placée sur une lamelle de verre, et que la lamelle est posée, soit directement sur la plaque photographique, soit sur celle-ci protégée contre le rayonnement lumineux par une feuille de papier noir ou une mince lame d'aluminium, ou encore quand la lamelle est maintenue à une petite distance de la plaque sans la toucher, on observe, en développant Tépreuve, que la silhouette de la lame de verre apparaît bordée à l'extérieur d'une bande blanche. Cette bande figure une ombre portée par les faces verticales de la lamelle; les parties où les ombres se croisent sont plus blanches que les autres; l'impression photographique est parfois très forte au delà de cette bande. Elle est d'autant plus large que la lame de verre est plus épaisse, que le rayonnement est plus incliné "par rapport à la lame, ou que celle-ci est plus éloignée de la plaque sensible; la bande est alors notablement plus diffuse.

Tous ces caractères correspondent à une ombre portée; on les reproduit avec la lumière en plaçant sur la lamelle de verre un corps lumineux par phosphorescence, par exemple une préparation lumineuse de sulfure de calcium, et dans ce cas on constate que la lumière est réfractée par les bords de la lame et réfléchie totalement sur les faces verticales.

Il était naturel de penser que les phénomènes observés avec les nouveaux: rayons au travers du papier noir ou de l'aluminium pouvaient être dus à des phénomènes de réflexion et de réfraction analogues, ainsi qu'il a été dit au chapitre II. Toutes les substances transparentes pour le rayonnement des corps radioactifs, lorsqu'elles sont en lames terminées par des faces verticales, ont donné le même effet; je citerai le mica, le soufre, la paraffine, le cuivre, le plomb. L'aluminium, le bord d'une feuille de papier noir ou d'une carte. On verra plus loin quelle autre explication on peut donner de ce phénomène qui constitue bien une ombre portée par un rayonnement rectiligne. J'ai déjà rappelé combien il m'avait troublé à l'origine de ces recherches, et, pour élucider définitivement la question de la réfraction, on disposa un très grand nombre d'expériences qui toutes ont montré que le rayonnement passe sans dé\iation au travers d'un prisme en verre, en quartz ou en aluminium. Parmi les nombreuses dispositions réalisées je citerai ici seulement les deux suivante- :

i° Deux petits prismes rectangles isocèles en verre, de !\ millimètres de hauteur, ont été fixés par leur face hypoténuse sur une lamelle de verre de manière à aNoir une arête commune ; ils reposaient ensuite sur une plaque pho-

tographique par l'arête de leur dièdre droit, leur face hypoténuse étant tournée vers le haut et horizontale. Au-dessus de l'arête commune et à 10 millimètres environ de la plaque de verre était disposé parallèlement à cette arête un petit tube de verre effilé très mince, de moins de i millimètre de diamètre, et rempli de carbonate de radium. La figure 22, PI. V montre cette disposition. Dans ces conditions il est facile de constater que la lumière émise par la phosphorescence du carbonate de radium ne passe pas entre les deux prismes et est réfractée au travers des faces extérieures dont l'angle est de 4J>°- Si l'on arrête le rayonnement lumineux par une feuille de papier noir ou par une feuille d'aluminium, l'impression photographique montre que le rayonnement actif passe sans déviation au travers des faces des prismes avec une absorption progressive correspondant à l'épaisseur de la matière traversée. L'épreuve (lîg. 25, PI. V) dans laquelle la moitié seulement de l'impression a été protégée par une bande de papier noir, montre d'un côté le phénomène de la réfraction lumineuse superposé à l'effet des rayons pénétrants et de l'autre l'effet de ces derniers rayons. On voit encore sur cette épreuve de nombreux détails, ainsi que des bords blancs et des effets dus à des rayons secondaires.

Je rapporterai encore l'expérience suivante : au travers d'une lame de plomb de 3 à 4 millimètres d'épaisseur on a pratiqué une fente oblique par laquelle pouvait passer le rayonnement d'un tube très fin rempli de matière active, comme le montre la fig. 23, PI. V. La fente était partiellement recouverte, de l'autre côté de la lame, par des

ppismes de diverses matières, prisme de verre ou de quartz de /p°, prismes d'aluminium ou cuivre de 3o° environ. Une feuille très mince d'aluminium recouvrait la fente de façon à intercepter la lumière émanée de la source. Une cale de verre de la hauteur du prisme permettait de faire reposer horizontalement ce système sur une plaque photographique par une arête du prisme. Le rayonnement qui atteignait la plaque après avoir traversé la fente, était, pour une partie, le rayonnement direct, pour l'autre le rayonnement transmis au travers du prisme. On n'a pas observé de décalage appréciable dans les deux images. La fig. 26, PI. A est la reproduction d'une des épreuves obtenues. L'impression générale de la plaque est due aux: rayons secondaires émis par le couvercle et les parois de la boîte de carton dans laquelle était enfermée la plaque photographique en expérience. Cette expérience est analogue à une expérience de M. Rutherford qui avait conduit au même résultat négatif. Ces dernières épreuves paraissent décisives pour établir le fait de l'absence de réfraction, et l'explication des bords blancs mentionnés plus haut doit être recherchée dans un effet autre que la réfraction.

§ t\. — Rayonnement secondaire.

Les phénomènes du rayonnement secondaire qui, au début de ces recherches, avaient été attribués à une réflexion diffuse consistent en une émission nouvelle par les corps qui reçoivent le rayonnement direct d'une source radioactive. Comme il a déjà été dit plus haut, cette émission secondaire parait analogue à celle qui a été découverte

par M. Sagnac, et qui dérive de l'action des rayons de Rôntgeh. Les analogies et les différences seront précisées plus loin. On verra que dans le rayonnement des corps radioactifs il existe un ravonnement pénétrant analogue aux rayons X, et qui excite des rayons secondaires semblables aux rayons de M. Sagnac, mais, dans la plupart des épreuves photographiques déjà mentionnées, les effets obtenus après des poses relativement courtes, sont dus à la transformation de rayons d'une nature autre que celle des ravons X.

On peut observer une émission secondaire dans la plupart des épreuves faites avec l'uranium; des effets analogues ont été obtenus avec le thorium. Le rayonnement plus intense du radium donne un ravonnement secondaire intense sur les corps qu'il frappe. Le polonium produit également des effets secondaires, les figures ij et 18 pi. IV en donnent divers exemples sur lesquels on reviendra dans un autre chapitre.

L'expérience suivante montre que cet effet est à peu près le même pour diverses substances. Une petite quantité de carbonate de radium a été enfermée dans un petit cvlindre de papier noir fermé à sa partie inférieure et maintenu à quelques millimètres au-dessus d'une plaque photographique. Le papier noir du cylindre a pour but d'arrêter la lumière propre du sel de radium. Sur la plaque photographique on place une feuille de mica très mince, puis sur le mica, dans des inclinaisons variées, des lames de diverses substances, cuivre, plomb, étain, zinc, bismuth, aluminium, papier, bois, verre, fluorine phosphorescente PI. V, lig. ')J\). La feuille de mica a pour objet d'éviter

SUR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE. Il5

l'action de vapeurs métalliques ou autres sur la plaque photographique.

Lorsqu'on développe la plaque au boni de plusieurs jours de pose, on constate qu'en face de l'ombre portée par chaque corps il s'est produit sur le bord antérieur une action très énergique émanant nettement de ceux-ci. L'épreuve reproduite (PI. V, fig. 27) a été obtenue du 1 \ au 17 mars i8()(). L'action secondaire n'a pas été très différente pour les diverses substances; les métaux polis ou bruts ont donné sensiblement le même effet; la fluorine a manifesté une action particulièrement énergique, ce dernier effet est dû en partie à la phosphorescence lumineuse excitée dans la fluorine ; une feuille de papier noir interposée entre la plaque et le cristal arrêterait cet effet.

Des expériences exécutées avec les mêmes substances soit dans l'air à la pression atmosphérique, soit dans le vide partiel à 2 millimètres de pression, ont donné des effets à très peu près semblables. On retrouvera plus loin sous une autre forme ces effets secondaires.

§ '). — Recherches sur les phénomènes de phosphorescence produits pur In rayonnement du radium (1).

Le (3 octobre 1899 ^- Curie eut l'obligeance de me remettre quelques milligrammes d'un chlorure de radium radifère très actif, corps dont l'activité était estimée à 70000 fois celle de l'uranium pour l'ionisation de l'air;

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. GXXIX, p. 912 |4 déc. 1899).

I l6 RECHERCHES

avec ce produit M. et Mme Curie venaient de découvrir la radioactivité induite, phénomène que nous étudierons plus loin et qui est tout à fait distinct de la radioactivité secondaire que j'ai signalée plus haut. Cette même préparation avait également été étudiée par M. Demarça) au point de vue spectral et lui avait permis de déterminer quinze raies nouvelles caractéristiques du radium. J'ai pu, avec cette petite quantité de matière, faire un très grand nombre d'expériences qui m'ont donné les résultats suivants, ainsi que la plupart de ceux: qui seront exposés dans le chapitre V.

Je me suis d'abord proposé d'étudier les phénomènes de phosphorescence excités sur diverses substances par le rayonnement du radium, rayonnement assez intense pour provoquer la fluorescence du platino-cvanure de baryum, ainsi que l'avait observé M. Curie.

Les substances qui ont été soumises à l'expérience ont été celles qui avaient servi autrefois aux travaux de mon père et plus tard aux miens. Je citerai notamment diverses préparations de sulfure de calcium et de strontium, très lumineuses sous l'action de la lumière, des minéraux tels qu'un rubis, un diamant, une variété de spath calcaire manganésifère, divers échantillons de fluorine et de la blende hexagonale très phosphorescente préparée autrefois par M. Sainte-Claire Deville. Ces substances étaient pour la plupart dans l'état où mon père les avait préparées pour ses expériences; elles étaient réduites en poudre et collées sur des feuilles très minces de mica.

Lorsqu'on se place dans l'obscurité et qu'on approche ces substances à quelques millimètres du corps radiant en

évitant l'interposition de toute autre matière que l'air, on reconnaît que la plupart d'entre elles deviennent lumineuses. Celles dont le spectre d'excitation est formé de rayons lumineux (1), telles que le rubis et le spath calcaire précités, ne deviennent pas phosphorescentes. Au contraire, celles des substances cpii s'illuminent dans les rayons violets ou ultra-violets, ou sous l'influence des rayons de Rôntgen, deviennent généralement lumineuses sous l'influence du rayonnement du radium.

On observe cependant des différences profondes dans les effets de ces deux rayonnements. Ainsi l'échantillon de diamant qui a servi dans ces expériences est vivement lumineux dans le phosphoroscope et sous l'action du radium; il n'est pas devenu lumineux avec le rayonnement du tube focus que j'ai employé en l'entourant d'une feuille de papier noir. Le sulfate double d'uranyle et de potassium est plus lumineux que la blende hexagonale sous l'influence de rayons X, il l'est moins avec le radium. Le sulfure de strontium, lumineux vert, est vivement excité par les deux rayonnements; le sulfure de calcium lumineux bleu, au bismuth, est à peine excité par les rayons X, alors qu'il devient lumineux lorsqu'on l'approche du sel radifère. Je me borne à ces exemples que l'on pourrait multiplier.

Afin d'avoir des données plus précises sur les intensités relatives des effets lumineux ainsi observés, j'ai établi la disposition photométrique suivante : le chlorure de radium était placé sur un support mobile muni d'une vis micromé-

(1) Ed. Becquerel, Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. LXIX, p. 994, 1869.

1 l8 RECHERCHES

trique qui lui permettait de s'abaisser ou de s'élever de hauteurs connues; au-dessus, la substance phosphorescente, collée sur une lame de mica ou de verre, la face tournée du coté de la matière active, était disposée sur un support fixe. A côté de la substance phosphorescente étudiée, on projetait sur une feuille de papier blanc, par réflexion au travers d'un prisme à réflexion totale, l'image d'une source lumineuse d'intensité constante, obtenue au travers d'une lentille munie d'un diaphragme variable, à œil de chat; en faisant varier la surface de l'ouverture on faisait varier l'intensité de l'image proportionnellement à cette surface, et l'on mesurait cette intensité après l'avoir rendue autant que possible égale à celle de la substance phosphorescente.

La source lumineuse était un petit rectangle de verre dépoli, éclairé soit par une lampe Garcel, soit par un bec Auer. Des verres colorés permettaient de donnera limage une teinte voisine de celle des lueurs phosphorescentes.

En plaçant diverses substances à six millimètres environ au-dessus de la matière active, on a eu pour les intensités relatives les nombres suivants :