III. RAYONS CHARGÉS POSITIVEMENT OU RAYONS CC

On a vu antérieurement que j'avais reconnu dans le rayonnement du polonium une espèce particulière de rayons, d'une nature différente de celle des rayons déviables du radium. Ces rayons ont pour caractères d'être extrêmement absorbables et de ne pas paraître déviés dans les champs magnétiques avec lesquels on avait expérimenté. Peu après, M. et Mme Curie observèrent dans le rayonnement du radium l'existence simultanée de rayons déviables et de rayons ayant la plus grande analogie avec ceux du polonium.

On a vu aussi que le thorium émettait les deux espèces de rayons.

Dans l'étude que nous avons analysée, M. Rutherford avait observé qu'une partie du rayonnement de l'uranium très active, pour ioniser l'air, était éminemment absorbable et il avait appelé cette partie, les rayons a. Pour les raisons signalées ci-dessus, je ne pense pas que cette partie absorbable du rayonnement de l'uranium soit de la nature des ravons du polonium. En étudiant la partie réputée non déviable du rayonnement du radium, M. Rutherford l'a désignée également sous le nom de rayons a. Nous adopterons cette dénomination commode, sauf la réserve faite pour l'uranium.

T. XLVI. 2i

Déjà M. Strutt ( i ) avait émis l'idée que les rayons a étaient

formés de particules chargées positivement. La même conception avait été avancée par Sir W. Grookes (2).

Les expériences signalées plus haut conduisent également à la même conclusion.

Rayons a du radium. — Après avoir été indirectement amené (3) à adopter cette manière de voir, M. E. Rutherford se proposa de rechercher si les rayons a du radium n'étaient pas déviables dans un champ magnétique très intense. Les expériences antérieures prouvaient déjà qu'ils ne pouvaient l'ôtre que très faiblement.

M. Rutherford disposa l'expérience de la manière suivante (4) ■

Au fond d'une petite boîte rectangulaire de 37mm sur 7 millimètres était placée une couche d'une préparation radifère; au-dessus, à des distances qui ont été de i4 et de 8,5 millimètres se trouvaient une série d'écrans verticaux de 3y ou de 45 millimètres de hauteur, dont le nombre a varié de 20 à 35, formant autant de fentes au travers desquelles le rayonnement du radium pouvait arriver jusqu'à l'intérieur de la cage d'un électroscope à feuille d'or dont on déterminait la perte de charge en fonction du temps. Si l'appareil était placé dans un champ magnétique intense parallèle aux écrans, le rayonnement déviable était rejeté en totalité sur ceux-ci, et le rayonnement a passait seul.

(1) Phil. Tram Royal Soc, 1900.

(2) Proced. Roy. Soc, 1902.

(3) Phil. mag., janv. 1903, p. 113.

{&) Phil. mag., févr. 1903, p. 177 et Physikalische Zeitschrifi., 1903, n° 8, p. 235.

.JZZ3 , KS3 „„

On pouvait s'en assurer en constatant son absorption par une très mince feuille de mica.

Pour déceler l'existence d'une déviabilité du rayonnement transmis, chacun des espaces laminaires entre les écrans, distants entre eux de omm,4.2 ou de omm,55, dans les différents appareils, était couvert à moitié par un écran .opaque comme l'indique la figure ci-contre (fig. ïo bis) : il en résulte que si, par l'effet du champ magnétique, le rayonnement est rejeté vers B, il passera dans la cage de l'élcctroscope, et si, au contraire, il est rejeté vers A, il sera arrêté. Or, l'expérience a montré que la vitesse de la chute des feuilles d'or était différente suivant le sens de l'aimantation, mais les rayons actifs pénètrent dans l'électroscope quand les rayons déviables ordinaires, de nature cathodique, que M. Rutherford appelle les rayons (3, sont rejetés vers A, tandis que les rayons a sont arrêtés quand les rayons [3 sont rejetés sur B.

M. Rutherford en a conclu que les rayons a sont déviés en sens contraire des rayons cathodiques, et par suite qu'ils sont chargés d'électricité positive. Il n'a pu observer de déviation dans un champ électrique. Cependant il indique pour le rayon de courbure de la trajectoire dans un champ magnétique la valeur RH = 3c)o ooo et il estime que

la vitesse v = 2,5. ioa et le rapport — = 6. io3.

D'après la constatation du sens de la déviation magnétique les rayons a seraient analogues aux Ranalstrahlen de M. Goldstein.

M. Rutherford a employé, comme on le voit, avec une

Fis. 20 bis

l88 RECHERCHES

grande habileté une méthode électrique relativement grossière pour mettre en évidence un phénomène d'une grande délicatesse.

Cependant la disposition expérimentale soulève une objection sérieuse. Lorsque le rayonnement cathodique (3 est rejeté sur la paroi A, il y provoque des rayons secondaires intenses, qui, par l'ouverture supérieure, peuvent pénétrer dans la caisse de l'électroscope. Au contraire, lorsque le rayonnement (3 est rejeté sur B, le petit écran qui ferme à moitié l'ouverture de l'autre côté, arrête le ravonnement qui pourrait provenir de B. Donc, si les effets observés étaient dus à des effets secondaires ils se manifesteraient dans le sens observé par M. Kutherford, en sens contraire de la déviation des rayons (3.

On pourrait donc douter des conclusions de M. Kutherford, si on ne les confirmait par d'autres expériences.

Je me suis proposé de mettre le phénomène en évidence par une expérience plus simple et plus sûre.

j'ai eu recours à l'une des dispositions photographiques déjà décrites et qui permettent une analyse des radiations parfois bien plus délicate que la méthode électrique.

L'expérience a été disposée comme il suit :

La matière active a été placée dans une rainure linéaire creusée dans un petit bloc de plomb. Au-dessus de cette source, à une distance a qui a varié entre 8 et 20 millimètres, on a disposé un écran formé de deux lames métalliques horizontales laissant entre elles une fente fine parallèle à la rainure. Au-dessus de la fente on disposait une plaque photographique non enveloppée. Quant la matière était du radium, on la couvrait avec une lame très mince

d'aluminium pour arrêter les rayons lumineux. Le tout était placé dans le champ magnétique d'un électro-aimant, la fente étant mise parallèlement au champ.

Si la plaque photographique est disposée horizontalement au-dessus de la fente, on observe sur celle-ci une impression d'autant plus diffuse et plus faible que la plaque est plus éloignée de la fente. La distance ne doit pas dépasser i ou 2 centimètres en raison de l'absorption par l'air et de la diffusion des rayons étudiés.

Si, pendant la pose, le champ magnétique intense est excité d'abord dans un sens, puis dans l'autre, on observe, en révélant l'épreuve, deux images du faisceau, ce qui montre que celui-ci a été dévié dans un sens puis dans l'autre.

Pour avoir le sens de la déviation on peut faire une autre épreuve comme il suit : on établit d'abord dans l'électroaimant un champ très faible; les rayons cathodiques (3 traversent alors en partie la fente et on obtient une impression dans laquelle les rayons a sont très peu déviés et sont accompagnés d'un côté de la trace du spectre cathodique. Cette image peut être reçue sur une moitié seulement de la plaque photographique, l'autre moitié étant protégée par un écran métallique.

On déplace ensuite l'écran de manière à recouvrir la moitié qui vient d'être impressionnée et on établit un champ intense supérieur à 10 ooo unités CGS, par exemple, et de même sens que le premier. Les rayons cathodiques (3 fortement déviés n'atteignent plus la plaque et l'impression obtenue se compose d'une bande qui s'écarte de la première trace des rayons a du côté opposé à celui où se trouve la trace du spectre cathodique.

[QO RECHERCHES

L'existence de la déviation et le sens de la déviation sont conformes au résultat des expériences de. M. Rutherford. Si le champ est uniforme, si l'on connaît la distance b de la fente à la plaque, et si, par analogie avec ce que l'on sait des rayons (3, on admet a priori que cette trajectoire est circulaire, la mesure de la déviation donne le rayon de courbure de la trajectoire des rayons déviés.

Dans les conditions de ces expériences, on obtient des résultats encore plus complets en disposant la plaque photographique non plus horizontalement, mais dans une position inclinée (fig.. 21); la plaque coupe normalement le plan qui passe par la source et par la fente, et elle repose sur le plan horizontal qui contient la fente, l'arête de contact de la plaque photographique étant normale à la fente. Le faisceau, primitivement plan, se transforme, quand il est dévié par le champ magnétique, en un faisceau cylindrique dont la trace sur la plaque photographique inclinée serait un arc d'ellipse de grand rayon si la trajectoire était circulaire. En renversant le sens du courant dans Télectro-aimant on obtient une seconde trace qui, comme la première, part du point où la plaque est en contact avec la fente. Ces traces se présentent sous la forme de deux lignes divergentes qui peuvent être extrêmement fines et qui se prêtent à des constatations et à des mesures assez précises.

Fig. 21.

SUR UNE PROPRIÉTÉ NOl VELLE DE LA MATIÈRE. IÇ)1

La figure 4^> (PI- VU) représente une épreuve agrandie de l'un des clichés obtenus, dans un champ de 20700 unités GGS.

Ces épreuves révèlent d'abord un phénomène important; les lignes fines ne montrent pas de dispersion appréciable, ou du moins elles ne manifestent pas une dispersion de L'ordre de grandeur de celle que subit le faisceau cathodique (3 dans un champ magnétique. Les traces paraissent aussi fines dans un champ supérieur à 20000 unités GGS que fdans un champ notablement moindre. En se basant sur ce seul caractère on peut dire que le rayonnement a qui est efficace pour impressionner une plaque photographique se comporte comme un faisceau simple dont tous les rayons ont la même déviabilité magnétique.

Si l'on connaît exactement l'inclinaison cp de la plaque - sur le plan horizontal, et la distance d d'un point de la plaque à l'arête inférieure, la distance de ce point à la fente est b = r/sin cp et si l'on mesure en ce point l'écartement 2 S des deux traces, on a les éléments nécessaires pour calculer le rayon de la trajectoire supposée circulaire. On a

en effet :

Cette disposition expérimentale offre l'avantage de permettre de relever sur une même épreuve des déviations à diverses distances de la fente, et la comparaison de ces déviations a mis en évidence une propriété importante des rayons a.

Dans l'une des dispositions réalisées d'abord, avec un électro-aimant du système Weiss, on pouvait obtenir

ig2 RECHERCHES

des champs magnétiques très intenses, mais les champs n'étaient uniformes que dans le voisinage immédiat de l'axe. Les armatures tronc-coniques étaient terminées par des surfaces planes de i centimètre de diamètre et le champ allait en augmentant jusqu'à une très petite distance de l'axe. La source et la fente étaient disposées symétriquement au-dessus et au-dessous du champ, mais comme le champ diminue à mesure qu'on s'éloigne de la fente, les valeurs calculées de R devaient croître régulièrement. Voici quelques valeurs relevées sur deux des épreuves.