CHAPITRE VIII

EMANATION

§ i . — Émanation dans Pair et dans les espaces fermés.

Dans les chapitres précédents, on n'a traité que du rayonnement des corps radioactifs, c'est-à-dire d'un mode particulier d'énergie, qui, en dehors d'un champ magnétique ou électrique, se transmet rect dignement dans l'espace et traverse les corps solides, le verre ou le mica, les métaux ou d'autres corps opaques pour la lumière ordinaire.

A côté de ce phénomène, il en est un autre non moins important, qui paraît intimement lié à la radioactivité, s'il n'en est pas le phénomène primordial. Le thorium et le radium émettent de l'énergie sous une forme particulière; l'activité qui en résulte se propage à la manière d'une vapeur active, ou d'une sorte d'émanation arrêtée par toute enveloppe qui arrête les gaz, quelque mince que soit cette enveloppe. Cette émanation se fixe sur les corps pour disparaître ensuite, rendant ceux-ci temporairement radioactifs quand ils ne sont plus sous l'influence

de la source active ; l'activité disparaît même lorsque les corps activés sont maintenus dans une enceinte fermée. Il n'est pas démontré que le gaz ne serve pas seulement de support à la forme particulière d'énergie qui constitue l'émanation.

Ces deux propriétés fondamentales ont été découvertes simultanément par M. et Mme Curie et par M. Rutherford.

Par ordre de date, la première publication a été faite par M. et Mme Curie le 6 novembre 1899 (1). Les auteurs ont montré que tous les corps solides exposés devant un sel de radium deviennent temporairement radioactifs. Cette radioactivité induite augmente avec le temps de l'exposition jusqu'à une limite qui est la même pour tous les corps activés dans les mêmes conditions. Ceux-ci, éloignés de la source, à l'air libre, perdent leur activité, rapidement d'abord, puis ensuite, suivant une loi asymptotique.

Peu de temps après cette publication, parut, dans le fascicule du icr janvier 1900 du P hilosophical Magazine (2), un mémoire de M. Rutherford, daté de Montréal, septembre 1899, et intitulé : « Sur une Substance radioactive émise par les composés du thorium . »

L'auteur se reporte d'abord à l'observation de M. Schmidt sur l'activité du thorium, puis à un travail de M. Owens (3) qui, après avoir reconnu l'existence de deux tvpes de radiations, les unes absorbables, les autres

(1) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. CXXIX, p. 714.

(2) Phil. Mag., t. 49, p. 1.

(3) Phil, Mag., t. 48, p. 360 (Radiation du thorium).

SUR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE. 1"j I

pénétrantes, avait observé qu'un courant d'air pouvait réduire l'activité du thorium à o,33 de la valeur qu'elle possède dans l'air calme. (Je rappellerai à cette occasion que, deux ans auparavant, j'avais obtenu, comme on l'a vu plus haut, une réduction identique, 0,3*27, en entraînant l'air ionisé par l'uranium, et que, plus tard, M1,ie Curie, en retrouvant l'activité du thorium, avait signalé la grande irrégularité des observations faites avec ce corps à l'air libre.)

M. Rutherford explique cette variabilité par l'existence d'une émanation entraînée par l'air, se comportant comme un gaz actif, traversant les substances poreuses, des feuilles minces de inétal battu, barbotant, sans perdre son activité, dans l'eau à diverses températures, dans l'acide sulfurique étendu ou concentré, mais ne traversant pas une feuille de mica de oimu,o6 d'épaisseur.

Cette émanation diffère d'un gaz en ce qu'elle est indépendante de la pression, et qu'elle ne donne pas de tension appréciable dans le vide. Elle ne donne pas non plus de spectre caractéristique avec l'étincelle électrique.

A la fin de ce premier mémoire, M. Rutherford annonce qu'il a observé que les corps qui reçoivent l'émanation deviennent eux-mêmes actifs.

Ainsi les auteurs arrivent chacun avec une découverte : M. et Mme Curie découvrent la radioactivité induite et voient de suite que le phénomène est temporaire et indépendant de la nature du corps activé; M. Rutherford découvre l'émanation qu'il ne va pas tarder à caractériser comme la cause de la radioactivité induite.

En effet, au moment où M. et Mme Curie publiaient leurs premières observations, M. Rutherford complétait

2J 1 nECHEUCMES

son premier travail par des observations très intéressantes, exposées clans un second mémoire assez étendu daté du 11 novembre 1899 et publié dans le fascicule de février 1900 du Philosophical Maçjazine (1), sous le titre « Radioactivité prochiite par l'action des composés du thorium ». C'est l'étude d'un phénomène produit par le thorium, identique à celui que M. et Mme Curie avaient observé avec le radium; mais M. Rutherford trouve un phénomène nouveau, c'est que l'émanation se fixe sur les corps électrisés négativement, et que l'on peut par ce moven concentrer sur un fil la radioactivité induite. Voici, du reste, les conclusions du Mémoire de M. Rutherford :

Tous les composés du thorium qui ont été examinés produisent la radioactivité. Lorsque les conducteurs sont chargés, c'est le conducteur négatif qui devient radioactif. On peut concentrer ainsi l'action sur un fil fin. L'oxyde est le plus actif des composés du thorium; il perd son pouvoir s'il est chauffé pendant plusieurs heures à une température élevée.

Le pouvoir inducteur est lié à une a émanation ». La radiation excitée est homogène et plus pénétrante que celle du thorium et de l'uranium. Elle est confinée à la surface, indépendante de la substance activée et de la nature de la surface. L'activité décroît suivant une progression géométrique et diminue de moitié en onze heures environ.

L'induction croit pendant l'excitation d'abord proportionnellement au temps, puis plus lentement jusqu'à un

{\)Phil. Mag., fév. 1900.

maximum. L'activité produite au bout d'un temps donné d'exposition varie avec la différence de potentiel et devient constante pour une grande force électro-motrice.

Elle est indépendante de la pression, excepté pour de basses pressions, et varie peu dans l'air, l'hydrogène ou l'acide carbonique.

On n'observe pas d'augmentation de poids du corps activé. La chaleur, l'acide nitrique froid ou chaud, l'eau n'enlèvent pas toute la radioactivité. L'acide chlorhydrique ou sulfurique la fait disparaître. Le résidu de la solution évaporée est actif.

M. Rutherford en conclut que l'émanation est de la matière qui se fixe sur les corps, et que cette matière est chargée positivement par son passage dans l'air. Une plaque activée n'a pu exciter la radioactivité sur une autre plaque approchée de la première.

Nous ne discuterons pas encore l'exactitude de ces diverses conclusions; celles-ci ont été rapportées pour montrera quel point les savants français et anglais avaient amené la question.

Les recherches sur ce phénomène subirent une courte interruption. On verra plus loin l'exposé d'autres expériences qui peuvent être rattachées au même odre de phénomènes. A celte époque, Faction, nouvellement découverte, d'un champ magnétique sur le rayonnement attira momentanément l'attention sur d'autres points qui ont été traités plus haut. Pendant que je m'attachais presque exclusivement à l'analyse magnétique du rayonnement, M. Curie, après avoir réalisé la belle expérience par laquelle il démontra la charge négative des rayons dé-

T. XLVI. 3b

viables (3, reprit le premier l'étude de la radioactivité induite dans la voie qu'il avait ouverte.

Dans une première note (i), MM. P. Curie et Debierne, après avoir rappelé les observations de MM. Owens et Rutherford sur le thorium, ainsi qu'une reproduction de ces expériences par M. Dorn, à Halle, appellent de nouveau l'attention sur le fait que tout au début de leurs recherches M. et Mme Curie avaient préparé un gaz radioactif, qui, dans un tube scellé, conserva son activité pendant un mois, puis celle-ci disparut. Us montrent ensuite que si l'on opère en vase clos la radioactivité induite est beaucoup plus intense qu'à l'air libre, et qu'elle peut atteindre 8000 fois celle de l'uranium. Le rayonnement n'intervient pas dans le phénomène de l'activation; dans une même enceinte les corps s'activent à l'abri du rayonnement. Si, dans l'enceinte, la matière active est elle-même enfermée dans une ampoule scellée, les corps ne s'activent pas. 11 est nécessaire qu'il y ait entre la source et les corps qui s'activent une communication continue par des gaz; la transmission peut se faire par des tubes capillaires très longs.

Les corps activés perdent leur activité en un jour à l'air libre, et plus lentement dans une enceinte fermée.

Les sels de polonium n'ont pas communiqué de radioactivité induite.

Les auteurs insistent sur l'importance du rôle que ce

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXXII, p. 548 (4 mars 1901).

phénomène paraît jouer dans la manifestation de la radioactivité.

Peu après (1), ils précisent le rôle des gaz qui semblent servir seulement de support à la cause qui produit la radioactivité induite. Dans une enceinte fermée contenant un sel de radium, les corps solides prennent tous une activité limite qui est la même, quelle que soit la matière activée, quels que soient les gaz et leur pression, la même encore si le a iclc a été fait dans l'enceinte. Cependant l'activité induite disparaît, ou ne se produit pas, si l'on entretient constamment le vide avec une pompe à mercure en enlevant les gaz au fur et à mesure qu'ils se dégagent des matières enfermées dans l'enceinte.

Les gaz occlus dans les préparations radioactives de radium, et extraits avec la pompe en les chauffant dans le vide, sont fortement radioactifs, et rayonnent à travers le verre. Les gaz ainsi activés rendent le verre lumineux, et le noircissent à la longue. Dans un tube scellé, leur activité disparaît très lentement.

L'eau extraite par le même procédé du chlorure de baryum radifère hydraté est radioactive; elle perd sa radioactivité à l'air, et la conserve plus longtemps dans un tube scellé. On peut obtenir de l'eau radioactive par trois procédés (m) : i° en extrayant l'eau contenue dans les sels actifs; i° en plaçant de l'eau et un sel de radium, solide ou dissous, dans une même enceinte fermée et dans

(1) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. CXXXII, p. 768 (25 mars 1901).

(2) Ibid., t. CXXXIII, p. 276 (29 juillet 1901).

deux vases séparés; 3° en plongeant dans l'eau une ampoule fermée en celluloïd contenant une solution d'un sel de radium. Le celluloïd se comporte comme une membrane semi perméable; il ne passe dans l'eau extérieure aucune trace du sel de radium, et seule la cause de lactivation de l'eau se diffuse à travers la membrane.

Dans l'air, les dissolutions des sels de radium subissent une diminution observée déjà par M. Giesel(i), mais elles reprennent leur activité si on les enferme ensuite dans des tubes scellés. Les sels à l'état solide ne perdent pas dans l'air une partie de leur activité comme les dissolutions. Les auteurs concluent de ces faits qu'il y a deux modes de dissipation de l'énergie, par rayonnement et par conduction, et que, dans les diverses conditions, il s'établit un régime entre ces deux modes de dissipation de l'énergie et l'apport d'énergie fourni par le phénomène atomique qui est la cause de la radioactivité.

Avec les dissolutions la perte par conduction est considérable et les effets induits sont beaucoup plus intenses, (20 à 4o fois par exemple). Les sels recueillis des dissolutions sont d'autant moins actifs que celles-ci ont été plus longtemps exposées à l'air, mais les sels solides reprennent tous peu à peu leur activité primitive. Dans ceux-ci l'énergie radioactive se dissipe surtout par rayonnement.

Un sel radifère qui a été dissous et vient d'être séché possède le même pouvoir pour provoquer l'activité induite, qu'un échantillon qui, après avoir été préparé à l'état solide, est resté dans cet état un temps suffisant

(1) Giesel, Ann. der Physik und Chemie, t. LXIX, p. 91, 1899.

pour atteindre la radioactivité limite; l'activité des deux produits peut cependant être très différente.

Quand on chauffe un composé radifère, ce composé dégage de l'émanation et perd de l'activité. Ce fait a été observé par M. Rutheford et par M. et Mme Curie. La diminution d'activité ne persiste pas, et l'activité se régénère spontanément. Mme Curie a reconnu que l'activité limite atteinte par cette régénération est plus élevée que l'activité du sel avant la chauffe, du moins pour le chlorure. L'effet de la chauffe ne persiste pas quand on dissout la substance radifère chauffée.

MM. Curie et Debierne(i) ont encore montré que la radioactivité induite dans une enceinte fermée, indépendante de la nature du gaz, de sa pression, et de la nature des corps solides activés, variait cependant avec l'espace gazeux existant devant ces corps, et semblait proportionnelle à cet espace. Ils ont également reconnu que le rayonnement des corps activés par le radium contenait, comme le rayonnement du radium, des rayons déviables, et des rayons non déviables par un champ magnétique.

Signalons encore une expérience brillante qui consiste à placer dans deux ballons séparés, réunis par un tube scellé, d'un côté une solution d'un sel de radium et de l'autre une couche de sulfure de zinc phosphorescent. Celui-ci ne tarde pas à s'induire, et, sous l'influence de sa propre radioactivité, il devient très lumineux. Il resterait ainsi indéfiniment lumineux s'il ne subissait pas une dé-

(1) Comptes rendus de ï 'Académie des Sciences, t. CXXXIII, p. 931 (2 décembre 1901).

composition chimique qui, au bout de quelques jours, fait disparaître la phosphorescence.

Enfin, par une série démesures publiées récemment (i), M. Curie a complété les faits que nous venons de résumer.

Il v a deux phénomènes distincts à considérer dans la dissipation de l'activité des corps activés: d'une part, la déperdition de l'activité des gaz actifs qui transmettent la radioactivité induite ou servent de support à l'émanation, activité qui diminue de moitié en quatre jours, et, d'autre part, la déperdition de l'activité des corps solides activés dans une enceinte fermée, et transportés à l'air libre; leur activité diminue de moitié en vingt-huit minutes.

Pour étudier le premier phénomène on dispose une enceinte de verre, tube ou ballon, en communication par un tube de verre avec un flacon contenant un sel de radium; au bout d'un temps variable on sépare l'enceinte du flacon en fermant à la lampe le tube de communication, et l'on étudie le rayonnement des parois. Celui-ci tombe de moitié en quatre jours. Dans ce cas, c'est l'air radioactif intérieur qui entretient l'activité des parois, car si l'on ouvre l'enceinte activée et si l'on chasse l'air quelle contient, les parois de l'enceinte se désactivent à partir de ce moment suivant la loi plus rapide commune aux solides placés à l'air libre.

La loi de désactivation des gaz actifs renfermés dans une enceinte close est représentée par la formule

l = I0e~b dans laquelle le temps 6 = ^ , 97 io5 secondes.

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXXV, p. 857 (17 nov. 1902), t. CXXXVI, p. 223 (26 février 1903) et p. 364 (9 fév. 1903).

Ce temps G est le même si l'on emploie, pour l'activation, du chlorure de radium solide ou des solutions d'un sel de radium, quelles que soient leur activité, les dimensions et les formes des enceintes activées, les épaisseurs ou la nature des parois (verre, cuivre, aluminium); il est indépendant des dimensions des tubes qui ont servi à conduire l'activation, du temps de cette activation, de la pression et de la nature des gaz activés (air, hydrogène, acide carbonique), et de la température qui a varié entre celle de l'air liquide et + 4oo°.

Cette constante de temps qui correspond à une diminution de moitié, de \ jours, est une constante caractéristique de la forme particulière sous laquelle l'énergie est emmagasinée dans les gaz actifs.

La loi de désaetivation des corps retirés de l'enceinte activante et transportés à L'air libre est un peu plus complexe. Elle est la même quelle que soit la durée du séjour dans l'enceinte, si cette durée dépasse vingt-quatre heures. En général, la nature des corps n'intervient pas. La formule qui exprime l'intensité du rayonnement à un instant quelconque est alors

I = I0|ae Oi— [a — i)e 82J,

avec

Ô, = 2400 sec, 82== (1860 sec, et a = i,20.

Au bout de quelques heures, le terme en Qx est prépondérant, et M. Curie considère cette constante G1? comme caractéristique de la forme sous laquelle l'énergie est emmagasinée à la surface des corps solides. La constante Gl5 cor-

respond à une diminution de moitié en vingt-huit minutes.

Lorsque la durée de l'activation est inférieure à vingtquatre heures les courbes qui représentent les logarithmes des intensités en fonction du temps, manifestent des variations pendant les premières heures de la désactivation, présentant une chute brusque, un minimum, puis un maximum, et enfin une loi régulière commune. La grandeur de ces variations du début change avec la durée de l'activation, et est surtout notable si l'activation n'a duré que quelques secondes ou quelques minutes.

Les corps activés retirés de l'enceinte activante ont la propriété d'émettre eux-mêmes, pendant quelque temps, une émanation capable d'activer d'autres corps placés dans leur voisinage. Cette propriété étudiée avec des lames métalliques activées se perd assez rapidement et ne se manifeste plus au bout d'une ou deux heures, alors que les lames sont encore fortement radioactives. M. Curie fait observer qu'il faut peut-être rechercher, dans la présence et la transformation d'une certaine quantité d'émanation, la cause des singularités des courbes au début' de la désactivation.

La loi d'activation d'un corps solide est la même que celle de la désactivation.

La désactivation ne dépend pas en général des corps activés ; cependant, pour certains corps qui ont subi une activation longue, la loi exponentielle finale ne s'applique plus. Le phénomène est manifeste avec le celluloïd et le caoutchouc ; il est faible avec la paraffine et la cire, et se fait sentir avec l'alun et le plomb. L'intensité décroît moins vite que ne l'indique la loi ci-dessus. Le cellu-

loïd a, de plus, la propriété d'émettre de l'émanation pendant plusieurs jours avant de se désactiver complètement. Enfin M. Curie a montré récemment (i) que l'émanation se diffuse dans l'air avec la même vitesse qu'un gaz dans un autre gaz. Si l'on met en communication deux réservoirs contenant, l'un de l'air actif, l'autre de l'air inactif, l'émanation se diffuse et se partage entre les deux réservoirs proportionnellement à leurs volumes. Si l'un des réservoirs est échauffé ou refroidi, l'émanation se partage entre les réservoirs dans les mêmes proportions que les gaz dans les mêmes conditions.

Ces résultats remarquables sont, comme on le voit, établis avec la plus grande netteté, indépendamment de toute théorie.

De son côté, M. Rutherford reprit en 1902 l'étude de la radioactivité. Dans la série des mémoires qui parurent à de courts intervalles (2), les premiers montrent que l'auteur n'est pas au courant des recherches récentes et en particulier de celles de M. Curie ; mais dans les mémoires suivants cette lacune est comblée, et plusieurs conclusions erronées sont rectifiées. La plus grande partie des expériences est relative à l'émanation et à la radiation du thorium, ainsi qu'à des phénomènes dont nous parlerons plus loin, et à l'occasion desquels nous analyserons ce travail. On doit seulement mentionner ici : i° l'observation

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXXVI, p. 1314 (2 juin 1903).

(2) Rutherford et Miss. H. T. Brooks. Phil. Mag., 6° série, t. IV, p. 1 (juin 1902), cl. Rutherford et E. Grier, ibid., p. 315 (sept. 1902).

des irrégularités du début dans la déperdition de la radioactivité induite par le radium, surtout si l'activation a été de courte durée; 20 la constatation que, dans le cas particulier de ces expériences, la pénétrabilité des radiations excitées, soit par le thorium, soit par le radium, était la même, et plus grande que celle du rayonnement (déviable total) des matières qui avaient produit l'activité induite; 3° le fait que les corps excités par l'émanation du thorium émettent eux-mêmes une émanation en plus des rayons déviables et non déviables. Une très longue étude (1) sur la cause et la nature de la radioactivité, et relative surtout au thorium, sera analysée plus loin ; nous citerons encore un travail (2) sur la radioactivité « excitée » (induite) et son mode de transmission, dont les idées théoriques, qui seront discutées ci-après, ont eu le mérite de faire prévoir à l'auteur que les rayons a, réputés non déviables, devaient être chargés positivement et être analogues aux Ranalstrahlen de M. Goldstein. La démonstration expérimentale de ce fait par M. Rutherford, ainsi que mes expériences sur ce point, ont été développées plus haut(p. 186).

On ne peut terminer ce résumé sans citer un travail très important de MM. Elster et Geitel(3), sur la radioactivité induite par l'air atmosphérique.

Après avoir constaté l'existence dune conductibilité normale de l'air atmosphérique, les auteurs, s'inspirant d'une expérience de M. Rutherford, ont constaté qu'un

(1) Ruiner ford et F. Soddy, Phil. Mag., 6e série, t. IV, p. 370 et 569 (sept., nov.1902).

(2) Phil. Mag., 6e série, t. V, p. 95 (janv. 1903).

(3) Physikalische Zeitschrift, I. II, p. 390, 1901 ; — t. III, p. 76, 1901.

fil de cuivre tendu à l'air libre, et maintenu pendant plusieurs heures à un potentiel négatif élevé, devient superficiellement radioactif. On recueille cette activité en frottant la surface du fil avec un petit morceau de peau ou de papier imbibé d'ammoniaque ou d'une solution cpii attaque le métal, et dissout la couche superficielle. Ces morceaux deviennent radioactifs ; en les brûlant on peut concentrer l'activité sous un petit volume dans le résidu de cendres.

Les lois de l'activation dans ces conditions semblent conformes à celles de l'activité induite; les grandes masses d'air et surtout les masses d'air des enceintes fermées sont fortement conductrices et provoquent une activité plus forte que l'air libre. L'air des caves et des grottes fermées depuis quelque temps est particulièrement actil.

Cette activation spontanée des grandes masses d'air enfermées, à l'abri de tout corps radioactif, rapproche ce phénomène de celui de l'induction par l'émanation; les auteurs ont reconnu plus tard (i) que l'air extrait du sol était radioactif et doué des propriétés de l'émanation du thorium et du radium. L'existence d'une émanation provenant du sol terrestre explique les phénomènes observés par MM. Elster et Geitel dans leur remarquable travail.

Je n'ai pas contribué personnellement à l'observation des faits particuliers qui viennent d'être exposés dans ce paragraphe. Il m'a paru cependant nécessaire de les résumer ici, parce qu'ils constituent l'un des phénomènes fondamentaux de la radioactivité et se lient intimement à ceux dont l'étude fait l'objet de ce mémoire.

(1) Physikalische Zcilschrift, t. III, p. 583 (sept. 1902).

§ 2. — Activation de diverses substances précipitées dans les dissolutions de sels radioactifs.

Nous venons de voir que l'activité induite se transmet par l'intermédiaire des gaz : il existe un mode d'activation beaucoup plus énergique qui consiste à mettre les corps en contact intime à l'état de dissolution.

Dès le début de leurs recherches, M. et Mine Curie reconnurent que les substances inactives que l'on introduit dans une dissolution renfermant un sel de radium très actif prennent une forte radioactivité induite, et la conservent pendant quelque temps après avoir été séparées du radium. Ce fait a été observé également par M. Giesel ( i ) qui a ainsi activé du bismuth. La difficulté de ces expériences consiste dans les soins extrêmes qu'il faut prendre pour éliminer le radium.

Dans ses recherches sur l'actinium (2), M. Debierne a reconnu des effets du même ordre, et, en particulier, il a activé des sels de baryum en les maintenant en dissolution avec des sels d'actinium.

A. la même époque, M. Bêla v. Lengyel (3), ayant prépaie un mélange de nitrate d'urane et de nitrate de baryum fondus à la haute température de l'arc électrique, en retira un baryum actif, et M. Giesel fit voir que l'uranium ainsi traité diminuait d'activité.

(1) Soc. de Phys., de Berlin (janvier 1900).

(2) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. CXXX, p. 006 (2 avril 1900) et t. CXXXI, p. 333 (30 juillet 1900).

(3) Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft,n° 8, p. 1237 (mai 1900).

En même temps, Sir W. Grookes(i) publiait une étude sur la radioactivité de l'uranium, l'affaiblissement des sels d'urane et la préparation d'une matière active; nous y reviendrons ci-après.

Ces diverses expériences pouvaient faire douter de la radioactivité propre de l'uranium, et l'on pouvait supposer que les traitements divers dont il a été question entraînaient des traces d'une matière très active, à laquelle les corps auraient dû leur radioactivité. Un tel entraînement existe en fait dans la précipitation du sulfate de baryum au sein d'une solution d'un sel d'actinium.

De mon côté (2), en mélangeant des solutions de chlorure duranyle et de chlorure de baryum, et en précipitant la baryte à l'état de sulfate, j'obtins divers précipités actifs et des sels d'urane affaiblis ; mais avant d'exposer ce travail, ainsi que celui de Sir W. Grookes, nous donnerons quelques détails sur les résultats très importants obtenus par M. Debierne (3).

Nous venons de rappeler qu'en faisant séjourner dans une même dissolution du chlorure de baryum avec un sel d'actinium très actif, on obtenait du chlorure de baryum actif. On a des effets bien plus intenses en précipitant du sulfate de baryte dans une solution contenant de lactinium (toujours associé au thorium). Le sel actif est entraîné dans la précipitation; les produits sont ramenés à l'état de chlorure et l'actinium est séparé en le précipitant par

(J) Proc. Roy. Soc, vol. 60, p. 109 (mai 1900).

(2) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXX, p. 1583 (11 juin 1900) et t. CXXXI, p. 137 (16 juillet 1900).

(3) Ibid. id., p. 333 (30 juillet 1900).

l'ammoniaque à l'état d'hydrate. Si le temps du séjour du baryum avec le sel actif a été suffisant, on peut obtenir du chlorure de baryum dont l'activité est plusieurs centaines de fois plus grande que celle de l'actinium.

Le baryum ainsi activé possède une partie des propriétés du radium.

Il reste actif après diverses transformations chimiques; son activité est donc une propriété atomique.

Le rayonnement émis ionise les gaz, provoque la phosphorescence des platinocyanures, impressionne les plaques photographiques; une partie est déviée dans un champ magnétique; et le chlorure anhydre est spontanément lumineux.

Le chlorure de baryum activé se fractionne comme le chlorure de baryum rad itère. Lorsqu'on fait cristalliser ce sel dans l'eau ou dans une solution d'acide chlorhydrique, le chlorure qui cristallise est plus actif que celui qui reste en dissolution. Cette propriété a permis d'obtenir par des cristallisations fractionnées des produits mille fois plus actifs que l'uranium ordinaire. On a donc ainsi créé un produit qui ressemble au radium, mais qui n'en possède pas le spectre caractéristique; en outre, son activité diminue avec le temps. Nous verrons plus loin un phénomène semblable avec le sulfate de baryte activé par l'uranium.

La propriété qu'ont les corps activés de pouvoir être concentrés par fractionnement, et de se comporter comme des éléments chimiques distincts des corps non activés, doit inspirer la plus grande réserve dans les conclusions que l'on peut formuler relativement à la présence d'éléments nouveaux dans les préparations radioactives.

11 conviendra de discuter plus loin si ce n'est pas seulement une apparence et si ce qui paraît être une concentration de molécules actives n'est pas seulement une concentration progressive des propriétés de l'émanation sur certaines molécules matérielles. Bien des phénomènes s'éclairent à la faveur de cette hypothèse.

On a cité plus haut un travail intéressant de Sir W. Crookes (i) sur la radioactivité de l'uranium. Après avoir répété et varié diverses expériences relatives à l'action de l'uranium sur une plaque photographique, l'auteur fut conduit à purifier des cristaux de nitrate d'urane en les dissolvant dans l'éther; une partie se sépare sous forme de dissolution aqueuse. En soumettant à des cristallisations fractionnées les cristaux retirés de ces dissolutions, il observa : d'une part, que les cristaux plusieurs fois redissous dans de l'eau renouvelée étaient affaiblis au point de devenir inactifs, et, d'autre part, qu'à l'autre extrémité du fractionnement les cristaux recueillis ou les précipités des matières étrangères formés dans les eaux mères étaient très actifs. On conçoit très bien que ces expériences, faites avec l'idée que les corps faiblement actifs devaient leurs propriétés à des traces de matières excessivement actives, aient conduit Sir VV. Crookes à les expliquer par l'existence dune substance nouvelle qu'il a appelée Ur.X.

Mais en les comparant aux expériences de M. Debierne ainsi qu'à celles que j'ai eu l'occasion de réaliser à la même époque, et dont il va être question, on reconnaîtra que les produits actifs ne sont autres que des produits

(l) Proc. Roy. Soc, vol. 60, p. 409 (mai 1900).

activés, et que l'affaiblissement des cristaux retirés de certaines solutions est un phénomène identique à celui qui résulte de la dissipation de l'émanation par les dissolutions.

La matière U.r.X est peut-être une matière distincte, mais il résulte des expériences que j'ai réalisées qu'elle n'est autre que l'émanation de l'uranium.

Au moment où j'ai eu connaissance des expériences de M. Bêla v. Lengyel, je me suis proposé de rechercher si l'uranium avait bien une activité qui lui était propre, et, dans l'hypothèse qui était alors suggérée par la communication de M. Debierne sur l'actinium, on pouvait penser entraîner les traces du corps actif par des précipités de sulfate de baryte. En prenant du chlorure d'uranvle que l'on dissout dans l'eau, et en ajoutant à la solution un peu de chlorure de baryum, puis en précipitant le baryum à l'état de sulfate, on obtient un sulfate de baryum actif.

Dans une première expérience (i), une dissolution de quelques grammes de chlorure d'uranyle du commerce a été traitée ainsi deux fois de suite. Le chlorure de la dissolution traitée a été desséché et son activité mesurée par la vitesse avec laquelle il déchargeait un électroscope chargé à une vingtaine de volts. En prenant pour unité l'activité du chlorure d'uranyle non traité, celle du chlorure traité a été trouvée égale à 0,67 et l'activité du premier précipité de sulfate obtenu a été égale à 0,27.

Si, dans la solution d'une centaine de grammes de chlorure d'uranyle, on ajoute une très petite quantité de chlorure de baryum, le produit obtenu par une précipi-

(1) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. CXXX, p. 1583 (Il juin 4900).

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tation ultérieure est relativement très actif, et peut devenir plus actif que le sel d'uranium, mais le sel d'uranium quoique affaibli reste toujours actif.

Cette opération a été poussée plus loin ( 1 ) ; après avoir pris une dissolution déterminée de chlorure d'uranyle et avoir prélevé un échantillon du sel, on a réalisé dans cette dissolution un grand nombre de précipitations successives de quantités de sulfate de baryum sensiblement proportionnelles à la quantité d'uranium de la dissolution; chaque fois on prélevait une petite quantité du chlorure de la dissolution; dans ces opérations, on n'a pas toujours conservé le précipité du sulfate de baryte. L'activité du sel d'uranium retiré des dissolutions successivement traitées a diminué progressivement. L'activité a été, soit observée par la photographie, soit mesurée par IVlectroscope ; la figure 70, PI. XIII, montre l'action progressivement affaiblie des divers produits; en prenant pour unité l'activité du chlorure non traité, on a obtenu avec Télectroscope les nombres suivants :

Nombre de précipitations

ou numéros des produits.

Activité relative

Ces nombres très approximatifs ne sont donnés ici que comme une indication de l'affaiblissement; ils semblent ne pas suivre une progression aussi rapide que l'affaiblissement de l'activité sur une plaque photographique.

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXXI, p. 137 (16 juillet 1900).

En outre, avec la plaque photographique, l'absorption au travers du papier noir, puis au travers de lamelles de verre de omm, 1 d'épaisseur ou de lamelles d'aluminium de même épaisseur, n'a pas paru varier exactement de la même manière. L'aluminium a paru un peu plus transparent que le verre pour le rayonnement des produits non traités ou pour celui des premiers traitements, tandis que la transparence de l'aluminium a paru plutôt moindre (pie celle du verre pour les produits à partir du n° 12.

Afin d'avoir des produits inaltérables à l'air humide on a transformé une partie de chaque échantillon en oxyde noir. Sous cette forme les produits disposés sur des plaques photographiques ont montré encore un affaiblissement progressif, mais moins accentué que les chlorures. Gomme il s'était écoulé plusieurs jouis entre ces séries d'expériences, il faut peut-être faire intervenir l'effet d'une récupération partielle d'activité dont il sera question ci-après.

On observe, dans l'activité des produits retirés après les traitements successifs, des irrégularités qui apparaissent aussi bien avec la plaque photographique qu'avec la mesure de l'ionisation qu'ils produisent dans l'air. Ces irrégularités peuvent être dues, en partie, à des irrégularités dans les proportions de matières employées dans les traitements successifs, irrégularités qui ont été soigneusement évitées dans les expériences ultérieures.

A la même époque, M. Lecoq de Boisbaudran m'avait remis deux échantillons de nitrate d'uranyle qui étaient les termes extrêmes d'un fractionnement par cristallisation effectué avec le plus grand soin. Ces cristaux étaient

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préparés depuis longtemps. J'ai trouvé les deux échantillons absolument identiques, soit dans leur action sur une plaque photographique , soit dans leur action sur lélectroscope.

Ce fait venait s'ajouter à une observation qui m'avait frappé au commencement dé mes recherches, et qui plus tard avait égale me n été signalée par M. et Mme Curie. C'était que l'activité d'un composé déterminé d'uranium pris dans le commerce ou dans un laboratoire était toujours la même quelle qu'en soit la provenance, et, par suite, quels que soient les traitements antérieurement subis, dette constatation paraissait du reste suffisante pour établir l'existence dune activité propre à Furanium.

Or, puisque les sels d'uranium peuvent avoir été affaiblis à un moment donné et qu'on ne constate plus cet affaiblissement, on devait en conclure que les sels d'uranium reprenaient avec le temps leur activité primitive. Les propriétés des corps activés, mises en évidence par les expériences de M. et Mme Curie et de M. Debierne, m'avaient conduit en outre à une hypothèse (i) aboutissant à la même conclusion.

Si les corps actifs peuvent activer les corps voisins par une fixation de leur « émanation » , ils doivent activer de même, et très énergiqueinent, les matières inactives mélangées avec eux, peut-être également activer les molécules des corps combinés avec leurs molécules, et peutêtre aussi activer leurs propres molécules. Je dévelop-

(i) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXXIII, p. 978 (9 décembre 1901).

perai plus loin cette hypothèse. Dans tous les cas, elle conduisait aux résultats suivants : les phénomènes observés dans l'affaiblissement des sels d'uranium et dans l'activation des précipités devaient être temporaires; les corps seraient activés aux dépens de l'émanation soustraite au mélange; la dissipation de cette émanation intermoléculaire serait favorisée par la dissociation électrolytique dans les solutions.

S'il en était ainsi : i° les sels d'uranium affaiblis devaient reprendre spontanément leur activité primitive en fixant une partie de l'émanation produite par l'activité propre des molécules; 20 les précipités activés devaient perdre leur activité, ce qui ne se produirait pas si ceux-ci avaient entraîné une matière spontanément active.

Or, l'expérience a pleinement confirmé ces conclusions. En décembre 1901, j'ai de nouveau examiné les produits dont il vient d'être question et qui avaient été préparés dix-sept mois auparavant. Les produits uraniques progressivement affaiblis avaient tous repris leur activité première. Les préparations de chlorure, ou du moins celles qui, conservées à l'air, n'avaient pas été altérées, depuis le n° 1 jusqu'au n° 18, avaient la même activité, soit sur la plaque photographique, comme le montre la figure 71, PI. XIII, soit encore à l'électromètre. 11 en a été de même pour les oxydes. Les comparaisons ont été faites avec les échantillons mêmes qui avaient servi aux expériences de 1900.

Par contre, le sulfate de baryte, qui en juillet 1900 était plus actif que l'uranium, a été trouvé en décembre 1901 complètement inactif. L'activité qu'il avait acquise était

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donc un phénomène de la nature de l'activité induite, comme dans les expériences de M. Debierne avec l'actinium. La précipitation n'avait entraîné aucune matière douée d'une activité permanente.

Ces faits m'ont conduit à cette époque à une série d'expériences et de mesures qui n'ont pas été publiées parce que la concordance des résultats ne m'avait pas paru suffisante; je comptais reprendre plus tard la question.

Je m'étais proposé de rechercher, dans l'hypothèse où une « émanation » serait mise en liberté par la dissociation électroh tique dans les solutions étendues, s'il y aurait une différence entre l'activité des précipités formés dans des solutions concentrées et dans des solutions étendues.

Le 18 décembre 1901 on a fait une solution saturée de chlorure d'uranyle,à la température de i4°5,et une solution de 4 grammes de chlorure de baryum dans 5 centimètres cubes d'eau. On a pris deux portions de la première solution, de 10 centimètres cubes chacune; dans la première on a versé 2 centimètres cubes de la solution de baryum ; la seconde a été étendue d'abord à 200 centimètres cubes d'eau, puis on y a versé 2 centimètres cubes de la solution de baryum. Chaque mélange est resté ainsi environ une heure, puis on a précipité le baryum à l'état de sulfate en versant goutte à goutte une solution d'acide sulfurique au cinquième. On a obtenu ainsi un précipité [a) avec la solution concentrée et (b) avec la solution étendue. Ces précipités, lavés et séchés, ont été examinés immédiatement après avec la disposition électrique figure ci-contre (fig. 3^)", cette disposition consistait essen-

tiellement en un plateau de cuivre isolé et relié à un électromètre. Ce plateau était placé à l'intérieur d'un cylindre de cuivre isolé, et porté au potentiel de ^oo volts. La partie inférieure du cylindre était fermée par une feuille d'aluminium battu, parallèle au plateau, et à quelques cen-

Fig. 84.

timètres au-dessous de celui-ci, on plaçait le corps radioactif à étudier, au-dessous de la feuille d'aluminium.

Les courants obtenus, mesurés, comme il a été dit plus haut, par la vitesse de la charge exprimée en volts par seconde, ont été, ov,o(54 pour (a) et ov,07 1 pour (b); le '20 décembre on a encore obtenu ov,o65 pour (a) et 0^,0^5 pour (b). Le produit précipité dans la solution étendue a été le plus actif.

Les résultats obtenus en étendant davantage les solutions n'ont pas été les mêmes. Le 18 décembre 1901, on a préparé les mélanges suivants : On a pris une solution

de chlorure d'uranyle un peu moins concentrée que la précédente, et on a encore prélevé deux portions de 20 centimètres cubes. A la première on a ajouté 4 centimètres cubes d'une solution saturée de chlorure de baryum. On a fait la même opération pour la seconde après avoir étendu le volume de la solution à deux litres. Ces solutions ont passé la nuit ainsi mélangées: la solution concentrée dans un flacon bouché, la solution étendue dans un vase cylindrique largement ouvert. Le lendemain 19 décembre, on a précipité le baryum en ajoutant à chaque solution 55 gouttes d'une solution d'acide sulfurique au dixième; les précipités, C de la solution concentrée et E de la solution étendue, ont été filtrés à chaud, lavés, séchés, et leur activité a été mesurée immédiatement après vers 4 heures du soir.

On a opéré sur 1 gramme de précipité de chaque nature, mis dans des cuacs plates en plomb ayant la môme surface. Les activités mesurées à divers intervalles ont donné les valeurs relatives suivantes exprimées par l'accroissement de potentiel de lélectromètre en une seconde.