SÉRIE

Température ordinaire. .

Température de l'air liquide .

On voit qu'à la température de l'ébullition de l'air

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liquide, la partie du rayonnement de l'uranium filtrée au travers d'une lame d'aluminium de omm,i d'épaisseur reste sensiblement la même qu'à la température ordinaire.

On peut penser qu'il en est de même du rayonnement très absorbable et conclure à la constance de l'émission de l'uranium entre la température de l'air liquide et celle de l'ébullition de l'eau. En rappelant, comme je l'ai fait plus haut, que l'uranium métallique a été fondu au four électrique et a conservé sa radioactivité, on peut admettre que les hautes températures n'exercent pas d'influence permanente. M. Curie a constaté également que le chlorure de radium fondu à 8oo° est actif et lumineux, et qu'à la température de l'air liquide le radium continue à exciter la phosphorescence du sulfate double d'uranyle et de potassium et à émettre de la chaleur.

§ 2. — Sur quelques actions chimiques produites par le rayonnement de l'uranium et du radium.

Les rayons de l'uranium et les rayons secondaires qu'ils provoquent réduisent les préparations photographiques des sels d'argent. C'est une action de ce genre qui a conduit à découvrir le nouvel ordre de phénomènes que nous étudions dans ce travail. Toutes les substances radioactives produisent des actions photographiques énergiques comme on l'a vu plus haut.

Ni le rayonnement de l'uranium, ni le rayonnement considérablement plus intense du radium n'ont donné d'action nette sur l'iodure d'argent des plaques daguerriennes, ni sur certains papiers photographiques, alors que

ces plaques ou ces papiers sont sensibles à Faction de la lumière.

Dès que M. et Mme Curie eurent préparé des substances très actives, ils ne tardèrent pas à observer diverses autres actions chimiques. Le papier jaunit et se détruit sous l'action du rayonnement du radium. Le verre et la porcelaine se colorent. Le verre exempt de plomb se colore en violet par une oxydation des sels de manganèse; le verre contenant du plomb se colore en brun par une oxydation des sels de plomb. Ces colorations peuvent changer à la lumière, conformément à d'anciennes observations de Faraday et de Pelouze, sur la coloration des verres à la lumière.

Les rayons du radium transforment le platinocyanure de baryum en une variété brune moins lumineuse; ce sel transformé est régénéré partiellement par l'action de la lumière. Le même phénomène avait été observé avec les rayons de Rôntgen par M. Villard.

M. Giesel a préparé un platinocyanure de baryum radifère très lumineux, qui, sous l'action de ses propres rayons, se transforme en la variété brune, en même temps que ses cristaux deviennent dichroïques.

Les composés radifères semblent s'altérer avec le temps, peut-être sous l'action de leur propre radiation. Les cristaux de chlorure de baryum radifère, blancs au moment de leur préparation, se colorent, tantôt en jaune, tantôt en rose; cette coloration disparaît par dissolution. Le chlorure dégage une odeur d'hypochlorite, le bromure dégage du brome.

M. Giesel a montré que les sels haloïdes cristallisés des

métaux alcalins (sel gemme, sylvine) se colorent sous l'influence du radium comme sous l'action des rayons cathodiques. On obtient des colorations du même genre en faisant séjourner les sels alcalins dans la vapeur du sodium. D'après M. Goldstein, le sulfate de potassium se colore en vert lorsqu'il renferme des traces de carbonate de potassium, et en violet avec des traces de chlorure de potassium; il ne se colore pas quand il est pur.

Lorsque les actions chimiques provoquées sont exothermiques, on peut se demander si le rayonnement a seulement servi d'excitant, l'énergie pouvant être empruntée à la réaction elle-même. Il n'en est plus ainsi lorsque la réaction est endothermique; l'énergie mise enjeu doit être empruntée à la source radiante. M. et Mme Curie ont observé le premier exemple d'un effet endothermique dans la formation de l'ozone dans le voisinage du radium.

M. Berthelot avait entrepris une étude de quelques réactions endothermiques pouvant fournir une mesure de l'énergie qu'elles empruntent au rayonnement. Il avait étudié les décompositions de l'acide iodique et de l'acide azotique monohvdraté. Un tube contenant du chlorure de baryum radifère, placé lui-même dans un second tube, donne des effets analogues à ceux de la lumière, mais lorsqu'on intercepte, au moyen d'un écran de papier noir, la lumière donnée par la source, on n'observe plus aucune décomposition. C'était donc la lumière qui agissait dans le premier cas, et l'énergie empruntée à la source n'était utilisée qu'après sa transformation en énergie lumineuse.

L'acide oxalique en présence de l'oxygène n'a rien donné sous l'influence du rayonnement, non filtré par le

papier noir. Celui-ci dans les mêmes conditions n'a pas provoqué la transformation du soufre octaédrique soluble en soufre insoluble dans le sulfure de carbone. Peut-être la triple épaisseur de verre qui, dans ces expériences, entourait la matière active, a-t-elle absorbé les radiations efficaces.

J'ai étudié de mon côté quelques phénomènes exothermiques (i), je citerai d'abord la réduction du bichlorure de mercure en présence de l'acide oxalique. Le rayonnement du radium provoque, comme la lumière, la formation d'un précipité de calomel. L'expérience a été faite avec un petit tube de verre scellé contenant du chlorure de radium très actif, entouré dune feuille mince d'aluminium, et placé dans un autre petit tube scellé très mince. Ce tube était plongé, à l'abri de la lumière, dans une dissolution contenant environ 6gr,5 de bichlorure de mercure et i2gl',5 d'acide oxalique pour ioo grammes d'eau. On peut constater le long des parois du tube radiant, une précipitation continuelle de matière qui tombe au fond, mais dont la quantité a paru assez variable avec les conditions de l'expérience. Dans une expérience pour une surface rayonnante de 2^ millimètres carrés, on a obtenu en vingt-quatre heures 2 milligrammes environ de précipité.

J'ai observé également la transformation du phosphore blanc en phosphore rouge sous l'influence du rayonnement du radium. L'expérience se fait simplement en fondant un peu de phosphore blanc au fond d'un tube plein d'eau

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXXIII, p. 709 (-4 nov 1901).

25s recherches

et en plongeant dans l'eau le petit tube dont il a été question ci-dessus, de façon à atteindre la surface du phosphore. En évitant l'action de la lumière, on voit, au bout de vingt-quatre heures, une quantité très appréciable de phosphore rouge dans le voisinage du tube radiant.

Si l'on enlève la petite enveloppe d'aluminium afin de laisser agir en même temps le rayonnement lumineux du radium, l'effet n'est pas notablement différent.

Si l'on enlève alors le tube radiant, et si l'on maintient le phosphore à l'obscurité, la transformation ne se continue pas en dehors du rayonnement.

On peut analyser ce phénomène et reconnaître, au inoins en partie, la nature des rayons actifs (i).

Dans une cuve plate en verre dont une face était formée par une lame de mica très mince, on a coulé du phosphore blanc, que l'on a recouvert d'une couche de glycérine. La cuve a été disposée verticalement contre l'une des armatures d'un aimant donnant un champ d'environ 523 unités GGS; puis, à la partie supérieure on a placé une source linéaire horizontale normale à la cuve et parallèle au champ. La matière active était du chlorure de radium enfermé dans un petit tube de verre mince de i millimètre de diamètre, et entouré d'une feuille d'aluminium battu enroulée plusieurs fois autour du tube pour arrêter la lumière émise : deux fentes successives, distantes de r5 millimètres, pratiquées dans des lames de plomb, et parallèles au tube limitaient l'émission dans un plan paral-

(1) Comptes rendus de l 'Académie des Sciences, t. CXXXIV, p. 210 (27 janvier 1902).

SUR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIERE. à53

lèle au champ magnétique. Le radium avait été enfermé dans un tube scellé et placé au-dessus du phosphore, de façon à être protégé coude (ouïe inflammation accidentelle du phosphore pendant la longue durée de l'expérience, La présence du tube de verre arrêtait les rayons a, ainsi qu'on a pu s'en convaincre en substituant ultérieurement à la cuve de phosphore une plaque photographique.

Dans les conditions qui viennent d'être décrites on a vu au bout de quelques semaines apparaître, sur le phosphore blanc, une trace rouge montrant la transformation effectuée par la partie déviable du rayonnement, trace superposable à l'impression obtenue sur une plaque photographique de comparaison. L'expérience a été arrêtée au bout de 60 jours. Maintenue à l'obscurité la plaque de phosphore s'est conservée sans altération nouvelle, et au bout de plus d'une année l'impression est aussi visible qu'à la fin de l'expérience.

Les rayons non déviables très pénétrants dont l'impression n'apparaît sur les plaques photographiques qu'au bout de un à deux jours de pose, n'ont donné sur le phosphore aucune action appréciable. Les rayons secondaires émis par le plomb ont au contraire agi assez activement; on sait que ces rayons sont peu pénétrants et très absorbables.

Il est donc démontré par cette expérience que la partie déviable du ravonnement du radium identique aux rayons cathodiques transforme le phosphore blanc en phosphore rouge. Il est probable que les rayons a seraient également très actifs pour effectuer cette transformation, mais la

nécessité de préserver le radium contré un accident d'expérience a conduit à employer un tube de verre qui arrête ce dernier rayonnement.

§ 3. — Conductibilité des diélectriques solides, sous l influence du rayonnement du radium. Persistance temporaire de V ionisation.

Peu de temps après la découverte des rayons X, MM. Rôntgen et J. J. Thomson ont étudié l'action de ces rayons sur des conducteurs électrisés noyés dans de la paraffine solide. M. Rôntgen a observé un effet de décharge superficielle de L'isolant. M. J. J. Thomson a reconnu que, dans le cas de ses expériences, tout corps électrisé plongé dans un diélectrique solide ou liquide se déchargeait sous l'influence des rayons X qu'il employait. La paraffine solide a été l'objet d'expériences particulières, et l'auteur a conclu de ses observations que tous les corps, solides, liquides ou gazeux, deviennent conducteurs quand ils sont traversés par les rayons X.

A la même époque, à la suite de mes premières observations sur le rayonnement de l'uranium, j'avais reconnu comme on l'a vu plus haut, chapitre III, que les gaz rendus conducteurs par les rayons de l'uranium, conservent cette propriété pendant quelques instants après le moment où Finfluence radiante a cessé d'agir.

En 1902 M. Curie a fait voir que sous l'influence des rayons du radium, les diélectriques liquides, et parmi ceux-ci, l'air liquide, deviennent conducteurs de l'électricité.

Je m'étais proposé, de mon côté, de rechercher si, sous l'influence du rayonnement du radium, la paraffine solide présente une conductibilité électrique appréciable. La question paraissait importante à élucider, car dans diverses expériences où l'on emploie la paraffine comme isolant électrique, on doit prendre en considération la conductibilité que cette matière peut acquérir quand elle est traversée par le rayonnement étudié.

J'ai constaté alors que la paraffine solide présentait une conductibilité notable quand elle était traversée par le rayonnement du radium, et j'ai reconnu en outre que la conductibilité ainsi acquise persistait pendant quelque temps après le moment où les radiations ont été supprimées.

J'ai appris depuis que des phénomènes de conductibilité résiduelle avaient été également observés par Mme Curie au cours de diverses expériences.

Voici le résumé des observations que j'ai eu l'occasion de faire sur cette question :

Le 20 février 1902, le dispositif suivant (fig. 33) avait été établi : dans un gros tube de verre vertical, de 3 centimètres de diamètre intérieur, fermé à sa partie inférieure, étaient placés deux cylindres métalliques concentriques, l'un formé d'un feuille de cuivre de 72 millimètres de hauteur, appliquée sur la paroi interne du tube, l'autre de 6 millimètres de diamètre, placé dans l'axe du tube et dépassant le bord supérieur ; ce cvlindre était formé d'une feuille d'aluminium de omm,i d'épaisseur; à l'intérieur de ce cylindre d'aluminium était un petit tube de verre très mince étiré à la lampe, fermé à sa partie inférieure et

constituant une sorte d'entonnoir dans l'axe du système. Ce tube de verre était soutenu par le cylindre en aluminium, qui lui-même était supporté par une tige de cuivre fixée à un bloc de soufre de façon à être convenablement isolé. Le bloc de soufre était entouré de papier d'étain mis en communication avec le terre.

Le gros tube fut rempli de paraffine fondue bien pure,

et on laissa le tout se solidifier.

Le cylindre de cuivre extérieur pouvait être mis en communication avec une pile de 200 éléments à eau, et le cylindre d'aluminium isolé était en relation avec l'électromètre à feuille d'or.

A l'intérieur de la cavité formée par le tube mince central, on pouvait descendre, dans l'axe de la masse cylindrique de paraffine, un petit tube de verre très mince ayant 1 millimètre de diamètre et contenant une petite quantité de chlorure de radium solide très actif. La matière occupait une longueur d'environ 6 millimètres. Ce petit tube était suspendu à un fil, de sorte qu'on pouvait à volonté, soit l'enfoncer à diverses profondeurs, soit le retirer de l'appareil.

Pendant son refroidissement la paraffine devenait très conductrice chaque fois que l'on introduisait dans le cylindre^central la matière active. L'effet était produit par

Fig. 33.

SUR UNE PROPRIETE NOUVELLE DE LA MATIÈRE. 25j

le rayonnement qui avait traversé les deux parois de verre des deux tubes concentriques et la paroi de omm, i du cylindre d'aluminium ; à ce rayonnement pénétrant il faut joindre les rayons secondaires produits à la sortie des parois de verre et d'aluminium.

Le lendemain 21 février 1902, la paraffine étant complètement refroidie, on constata qu'en portant le potentiel du cylindre de cuivre soit à 100 soit à 200 volts, l'électromètre était parfaitement isolé et la feuille d'or restait stable. Mais si l'on introduisait le radium, l'électromètre accusait un courant et la feuille d'or se déplaçait rapidement. La différence de potentiel n'était pas suffisante pour atteindre le courant de saturation avec une matière aussi active que l'était le chlorure de radium employé, et, d'autre part, une petite partie du courant pouvait provenir de l'action du radium sur l'air ambiant, action exercée soit par la partie libre très étroite du tube central, soit au travers de la paraffine, des métaux et du verre. Aussi donnerons-nous seulement à titre de renseignement les nombres observés.

Le cylindre de cuivre étant porté successivement à 200, puis à 10 1 volts, la vitesse avec laquelle l'électromètre se chargeait était de ov,28 par seconde dans le premier cas et de ov,io à 0^076 environ dans le second. On enleva ensuite le radium, et la conductibilité acquise persista pendant quelque temps. Au bout d'un quart d'heure environ la vitesse de charge était encore de ov,o4, le cylindre de cuivre étant au potentiel de ioi volts.

Cette expérience fut reprise le lendemain, 22 février, en notant plus exactement la durée pendant lesquelle la paraft. xlvi. 33

2Ô8 recherches

fine était soumise à l'action du rayonnement, et les heures auxquelles on observait les diverses intensités de conductibilité résiduelle. L'appareil étant parfaitement isolé et au repos quand le cylindre de cuivre était à 101 volts, on introduisit le radium à 3hi2m; aussitôt on observa une charge de ov, i4 environ par seconde, puis un ralentissement; la feuille d'or atteignit un maximum voisin de 3V,6, puis la charge se mit à baisser régulièrement. On retira alors le radium à 3hi4m, soit au bout de 2 minutes d'action et on observa les vitesses de charge suivantes :

Une seconde série de mesures fut reprise immédiatement en mettant à la terre les deux cylindres de cuivre et d'aluminium, pendant que l'on faisait agir le radium. La durée de l'action fut encore de 1 minutes (3 h. t\i m., à 3 h. 44 m-)- On retira le radium, on mit le cylindre de cuivre à 101 volts et on obtint alors pour la vitesse de la charge de l'électromètre

Le cvlindre de cuivre fut alors mis à la terre pendant deux minutes puis chargé de nouveau à 10 1 volts à 3h49m et on obtint

La paraffine est restée chargée, et si, après avoir mis à la terre les deux cylindres, on isole le cylindre d'aluminium et l'électromètre, celui-ci se charge en sens contraire. Ce courant peut être l'effet de la disparition progressive de la polarisation du diélectrique: il peut être dû également à une faible ionisation résiduelle qui ne se serait pas encore complètement détruite. La dissipation de la charge résiduelle se faisait avec une vitesse qui à 4h5im3i" était ov,oo3o,.

Le cylindre de cuivre étant toujours à la terre, on a introduit de nouveau le radium à 5h4m. Sous l'influence de la nouvelle ionisation, la charge résiduelle fournit un courant qui, mesuré six secondes après l'introduction du radium, est de ov,o5; au bout de 26s,5; le courant est moitié moindre, et quelques instants après, la charge inverse de l'électromètre est devenue extrêmement lente, indiquant que la majeure partie de la charge résiduelle de la paraffine a disparu.

Ces observations étaient relatives à une masse de paraffine qui venait d'être fondue et solidifiée. Il importait de reconnaître si la paraffine solidifiée depuis longtemps et ayant pris un état d'équilibre moléculaire stable se comportait de la même manière. Dans ce but, le dispositif décrit plus haut a été abandonné à lui-même pendant un an, en le préservant de la poussière. Au mois de décembre 1902 la partie supérieure de la couche de paraffine couverte d'un peu de poussière fut grattée, et l'appareil abandonné encore pendant deux mois. Les expériences furent reprises en mars 1903. L'appareil était alors dans des conditions excellentes d'isolement. Après une première

série d'essai, le 20 mars l'appareil manifesta un léger défaut d'isolement se traduisant, dans les conditions des expériences, par un courant de ov,oo3rj8.

Les mesures du courant qui persistait après l'action du radium, lorsque le cylindre de cuivre était au potentiel de 200 volts, sont résumées dans le tableau suivant, dans lequel on a fait figurer les deux séries de 1902. Les nombres sont corrigés de la déperdition. Les temps sont comptés à partir du moment où le radium a été retiré de l'appareil.

22 rÉvw

Em

! L'iNILU

er 1902.

26 mars 1903.