C) —- COURBES EX ERIH ENT ALES

Les courbes théoriques ci-dessus donnant la densité moyenne des rayons Ô ne peuvent pas être utilisées directement ; trop d'inconnues et d'approximations y figurent : courbe parcours-énergsie des électrons aux très faibl: 3 energies, relation entre le parcours et l'écari maximum, influence de la grosseur des grains. En outre, le comptage des est une Hpérabion subjective; à cause notamment de l'appréciütion de l'écart minimum admis et de la confusion possible entre les © de très petites dimensions et l'accumulation fortuite de &rains au voisinage de la trajectoire, des observateurs différents (ou même le même observateur à des moments différents) peuvent compter de façon notablement différente, Il était donc nécessaire d'avoir des courbes de références expériment& les, dans les séries de plaques utilisées, faites toujours par le même observateur. Les courbes théoriques serviront surtout de moyen de controle, et permettront certaines extrapolations avec plus de sécurité.

£ Pour obtenir un étalonnage expérimental de la densité des 1 yons

0 11 fal-it opérer sur des trajectoires de particules connues, terminées dans l'émulsion, afin que leur vitesse soit connue en chaque point au moyen du parcours restant. Ne pouvant avoir par d'autres moyens aucune détermination sûre de la cherge d'une partñcule lourde terminée dans l'énmulsion, nous avons chcisi comma référence des protons et des particûles XX .

l) - Protons. Ceux-ci se distinguent aisément des particules de

charge 2 22 par leur aspect, le nombre de "lacunes" aux différents points de leur trajectoire, meme la Censité de grains lorsqu'ils sont suffisamment longs. Par contre, ils sont plus difficiles à distinguer des

deutons. Or divers observateurs [49] [50], ont noté l'existence d'une certaine proportion de deutons dans les branches des étoiles cosmiques,proportion qui doit se retrouver approximativement dans les particules 1s0lées. Mais cette proportion n'est pas forte (certainement moins de 10%, pour des énergies > 20 MeV); de plus, nous avons cherché à éliminer

les deutons possibles, qui peuveñt souvent etre distingués des protons, lorsque leur longueur est suffisante (1,000! à 2.000! au moins) par la fréquence des lacunes, Si donc, dans les trajectoires que nous avons observées, il se trouve quelques deutons, leur proportion ne dépasse pas quelques pour cent, et n'introduit pas d'erreur sensible,

Nous avons examiné 46 protons terminés dans l'émulsion,de longueur variant de 1.000* à 4.500* (en moyenns 2,500 ) choisis dans les difrentes séries de plaques qui ont été utilisées, Nous avons noté pour chaque proton, et dens des intervalles successifs de 125 , le nombre de Ô de trois différentes dimensions définies par les valeurs deh ,

écart latéral horizontal maximum du Ô par rapport à l'axe.

1ère catégorie, dite Ô, — 0‘ 2ème & SE 0e > Dre 3ème * 27 ô er

L'observation a été faite au moyen d'un microscope SPENCER, muni d'un objectif à immersion 95 x et d'oculaîres 10 x, dont l'un était muni d'une échelle micrométrique à deux graduations perpendiculaires, l'une à graduation fine, l'autre à graduation plus espacée. Le chiffre de 126 correspond à un nombre entier (7) de grandes divisions, et n'est pas très éloigné du diamètre du champ visible (155 F ); les va-

leurs limites de À correspondent respectivement à . fois, 1 fois et = fois l'intervalle de la graduation fine,

Les résultats sont les suivants, en bloquant les Ô comptés sur des intervalles successifs de 500 F :

(1).- En décomposant : 0,22 de O à 250! et 0,86 de 250° à 500! (aies " : © de O0 à 250! et 0,065 de 250! à 500! (jee * " : 0,01 de 500° à 750! et 0,055 de 750! à 1000!

2) —- Particules © « Elles peuvent se distinguer avec une bonre certitude des particules de charge 2 3, pour des longueurs suffisantes, au moyen des rayons Ô (connaissant déjà par les protons, la densité approgimative), et par l'aspect de la trace, notamment le nombre de lacunes.

40 particules &X terminées dans l'émulsion, de longueurs variant de 500 à 2.500 (longueur moyenne : 1.100 } ont été examinées. Le comptage des ÿ a donné les résultats suivants :

Parcours | Nombre d'intervalles| Nombre | Nombre Nombre restant en ui de 125 observés moyen de 8, moyen de, moyen de 6, par 125! | par 125* par 125F où (1 z 3CC-1000 117 6,1 1,9 0,41 1500-2000 “A 4,1 L, 6 1,2 2500-3000 8 5,4 2,9 1,1

(1).-En décomposant : 1,1 de O à 250! et 4,2 de 250! à 500! (2).-" : : 0,025 de O à 250 et 0,54 de 250! à 500

On constate immédiatement la grande similitude de ces résultats : si l'on divise par 4 les densités de Ô des particules à , on obtient des chiffres qui coîncident avec ceux des protons (aux fluotuations près). Ceci est normal puisque des parcours égaux correspondent à des vitesses égales pour les «x et les protons, et qu'à vitesse égales la densité de Ô est proportionnelle à Z° .

On remarque, pour les petits Ë , l'existence d'un fond, qui ne correspond pas à des $ véritables, mais à des accumulations fortuites de grains. Ce fond est observable "à l'état pur" dans les premiers 125* à partir de l'extrémité de la trajectoire, zone où les & véritables n'existent pas. Au lieu d'être proportionnel à Z°, il est sensiblement le même pour les « et pour les protons, et paraît etre de l'ordre de 0,2 Ô, par 125# . Son importance relative, assez grande pour les protons, devient tout à fait négligeable dès qu'il s'agit de fragments lourds, où la densité des 8 est grande. Cependant, une observation plus poussée montre que ce fond peut, sur certaines trajectoires, etre plus important, notamment sur les trajectoires épaisses et fortement inclinées par rapport au plan de la plaque : la contraction de la gélatine tra tie un tassement, une sorte de "flambement" des trajectoires épaisses, qui fait apparaître des excroissances latérales pouvant être prises pour des rayons Ô - Des précautions ont été prises pour

éliminer cette cause d'erreur, aussi bien sur les trajectoires utilisées pour l'étalonnage que sur les fragments observés.

L'histosramme de la Fig. 4 donne les densités résultant de l'ensemble des mesures sur les protons et les X (en nombre moyen de par intervalle de 125).

Comme les trajectoires utilisées ont des lonsueurs diverses, la partie gauche de l'histosramme est plus précise que la partie droite (elle correspond à un nobre plus élevé de À comptés dans chaque intervalle). Cette différence a été voulue; en effet, la partie gauche servira plvs souvent car les fragments lourds des étoiles sont en général assez lents, et correspondent rarement à des parcours réduits restant qui dépassent 1.000 .

3) —- Comparaison avec les courbes théoriques.

1°) On constate une grande similitude dans la forme des courbes, les hauteurs relatives des maxima, les abscisses des maxima, l'abscisse correspondant à l'apparition des à de chaque catégorie etc... Cependant, la proportion théorique des ds {> 27) paraît

être un peu plus élevée. Cela peut provenir en partie de grands à qui échappent à l'observation, leur départ étant peu visible.

2°) En ce qui concerne les valeurs absolues de la densité des Ô , 11 subsiste une certaine divergence, les densités expérimentales étant plus faibles que les densités théoriques. Le rapport paraît &tre de l'ordre de 0,7 , comme le montrent les courbe ; donnant 0,7n, théorique, qui ont été reportées sur l'histogramme de la Fig. 4.

Aucune explication certaine de cette divergence n'a pu être trouvés, bien que plusieurs puissent être données, notamment l'inexactitude de la formule adoptée pour À ,et l'imrécision de la relstion parcours-énergie des électrons aux faibles énergies. Il se peut aussi qu'une fraction des à ne s'inscrive pas de façon nette dans la plaque.

SÜRENSEN L9] paraît avoir rencontré une divergence du même genre, même plus accentués : le rapport observation va de 0,25 à 0,56 pour les % orie

suivant la dimension des Ô .

La conclusion de tout ceci sst l'adoption de courbes de densités de © en fonction du parcours réduit, qui serviront de référence. Il faut évidemment se baser surtout sur les courbes expérimentales; mais

la théorie peut aider à en préciser les formes. Nous prenädrons les courbes de la Fig. 4 donnant 0,7n? théorique, en nodtFlent Téësèrement toutefois le tracé de la montée de la courbe des 6, (h-0%9)

pour tenir compte des données expérimentales. Cette modification,qui

est portée sur la Fig. 4 correspond sans doute à l'existence du “fonê" pour les petits Ô .

Le courbe admise des Ô: se trouve ainsi légèrement au-dessus de cells résultant de nos mesures : nous préférons malgré cela la conserver; cela ne peut que conduire à sous-estimer dans certains cas la charge des fragments observés. De plus, l'utilisation de cette courbe des ): est peu fréquente en raison de la rareté des fragments rapides.

De ces courbes, on peut déduire les courbes intésrales, donnant le nombre total moyen de Ô de différentes dimensions sur une trajectoire terminée dans l'émulsion, en fonction de son parcours restant. 11 est facile de voir que la courbe ainsi obtenue pour les protons

est valeble ici pour toutes les autres particules, à condition de mettre en abscisses le parcours réduit R . et en ordonnée non pas

N e . N 7È ( N étant le nombre total de ô ), mais "A + En effet R

n N-[rar-a | UC en : ere A expression dans laquelle l'intégrale représente l'aire de notre cour-

be de référence, donc l'ordonnée de la courbe intégrale. La figure 5 donne ces courves intégrales.

Nombre total de à en fonction du parcours réduit (pour des traces terminées dans l'émulsion).

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APPLICATION uaux FRAGMENTS LOURDS .

Leur IDENTIFICATION et la KESURE de leur ENERGIE

En dehors des cas spéciaux où les fragments sont reconnus à leurs produits de désintégration, ils peuvent etre classés en deux catégorfes, d'après la manière dont ils sont identifiés : 1°) trajectoires à grande densité de rayon & ; 2°) trajectoires en forme de ol#nard, épaisses au départ, terminées en pointe dans 1 salon. Cette gstinction est du reste arbitraire. De nombreux cas sont intermédiaires; ainsi une trace en forme de poignard peut etre assez longue pour qu'on observe vers son départ des Ô ; au contraire, on peut voir une trace d'épaisseur anormalement forts et parfois décroissante, mais sans rayons $ nettement dbstincts, et sortant ds l'émulsion avant de s'arrgter, La diversité âes cas est très grande, et rend . difficile l'établissement d'une méthode ; on devrait presque, pour rendre un compte exact des moyens smployés, examiner chaque trajectoire individuelle et discuter les diverses indications qu'on peut tirer de son aspect, Dans l'impossibilité de le faire ici nous devons nous contenter d'un aperçu en nous bornant aux Cas les plus fréquents.

À - FRAGMENTS IDENTIFIABLES au MOYEN des RAIONS Ô .

a) Trajectoires terminées dans l'émulsion,

Dans ce cas, l'identification est simple : il suffit de compter le nombre total de » et se déterminer par tatonnement au moyen des courbes intégrales de à (Fig. 5) quel est le Z qui donnes le nombre théori-

£ que le plus voisin pour un parcours réduit K Nu ( R étant la longueur

de la trace). Le calcul peut être fait pour plusieurs dimensions de à .

Remarquons qu'une ambiguité subsiste dans ce calcul au sujet de l'isotope auquel on a affaire. Théoriquement, cette détemination pourraît être faite,car aux différentes valeurs äe À correspondent des parcours réduits différents et des nombres de Ô différents. Mais en pratique, la différence relative est faible : pour un À plus grand, le parcours est un peu plus faible, donc l'ordonnée de la courbe aussi; mais cette diminution est compensée par une augmentation du facteur À par lequel on doit multiplier cette ordonnée. Tout au plus pourrait-on déceler une différence dans la proportion des 0 de différentes dimensions, les grands Ô étant d'autant plus nombreux relativement que À est plus

faible.

Mais cette différence est également insignifiante en général. Ainsi pour une trajectoire de 1.000 F correspondant à Z -3, un ‘Li aura en moyenne 87 Ü,, dont 23 Ô, (26%) et 8,4 6, (9,6%), et un°Li

présentera 90 ee dont 27 0, (30 ) et 11 à, (12):

Aucun des fragments que nous avons observés n'est suffisamment long pour permettre une pareille distinction. Dans le doute, nous avons admis arbitrairement, afin d'avoir une base de calcul, que les isotopes observés (aussi bien pour les brandhes sortant de l'émulsion que pour celles qui s'y errêtent sans présenter d'électron de radioactivité, ce qui est le cas général) sont les suivants :

Revenons à la détermination de Z : sauf indications provenant d'autres éléments d'observation, on a admis que la charge pouvait être fixée sms ambiguïté à une certaine valeur Z si la probabilité de l'écart N-N,

(N étant le nombre de Ô observés et N,le nombre théorique déduit de

nos courbes d'étalonnage pour le charse Z ) est au moins 20 fois plus grande que celle des écarts N -N,,, et N-N,,,; cette probabilité est

calculée en admettant une répartition gaussienne des nombres de Ô . Ce calcul est fait, lorsque c'est possible, pour plusieurs dimensions de

Si une ou plusieurs valeurs de la charge donnent une probabilité

” À supérieure à 20 de celle correspondant au Z le plus probable, nous conservons ces diverses valeurs possibles (tout en notant le 7 le plus probable). :

22 trajectoires de cette espèce ont 6t6 observées, ayant des loneurs allant de 100‘ à 1.200 ,et correspondant à des Z allant de 3 6 ou 7.

b) Trajectoires sortant de l'émulsion:

Dans ce cas on obtient tout d'abord une valeur minima de la charge Z , au moyen du maximum de la courbe des à . Alnsl, si on observe une densité de à, de 13 par 135 ,ceci sur une longueur suffisante pour qu'on soit certaîn qu'il ne s'agit pas d'une fluctuation, on a affaire à une particule de Z > 3, puisque 7 - 2 ne donne qu'une densité maxima de 6,5 ô, par 125 en moyenne.

Mais on peut souvent obtenir d'autres renseignements. C'est le cas par exemple lorsqu'on se trouve dans la partie gauche des courbes de 6 pour des parcours réduits < 1,000! ,. Par la présence ou l'absence des 0, ou des Ô,, par la variation de la densité des ÿ de différentes di-

mensions le long de la trace, on peut souvent connaître approximative- - ment le parcours réduit (ou la vitesse) du fragænt lorsqu'il quitte le noyau. Le nombre âes Ô fournira alors sa charge. La méthode consiste à faire des hypothèses successives sur la valeur de Z , et à chercher celle qui donne la répartition la plus voisine de celle qu'on

observe. Lorsqu'on se trouve dans cette partie montante des courbeg de Ô , on peut souvent déterminer l'énergie à environ 10% près, ce qui permet de fixer le Z avec une grande probabilité.

Dans d'autres cas, moins favorables, on n'observera pas de variation sensible de la densité des 0 le long de la trace, soit que cette dernière soit trop courte, soit que l'on se trouve dans une région où ces densités varient lentement (parcours réduit > 1.000 ). Le plus souvent, il a fallu se contenter dans ces cas de l'indication ci-dessus mentionnée fournie par le maximum de densité des © possibles pour un Z donné. Nous croyons d'ailleurs que la charge réelle est très rarement supérieure à la valeur minima ainsi fixée.

11 faut naturellement tenir compte avec soin des fluctuations dues au hasard, dans cette détermination. Le calcul a été fait de la meme façon que pour les trajectoires terminées dans l'émulsion, en admettant en général comme nombre théorique N, de Ô . celui qui correspond à la densité maxima, sauf si une indication nette (dimension des

ÿ setc...) permet de prendre une densité plus faible.

81 les probabilités de 2 valeurs de Z sont du meme orûre, nous adoptons la plus faible des deux .

Une attention spéciale doit etre apportée à la distinction entre -2 et 7 -3, afin que des 7-3 ne solent pas comptés indüment.En effet, les particules à rapides sont beaucoup plus nombreuses dans les étoiles que les fragments lourds assez rapides pour etre identifiés ee leurs « D'après nos observations, ces derniers sont És gros 15 20 fois moins nombreux que les «x présentant des © , dans les étoiles de 7 branches au moins. SORENSEN trouve 30 fois plus d' X que de lithium "rapides" dans toutes les étoiles, à des altitudes comparables. I1 est raisonnable d'admettre la proportion de 1 à 20+ Une distribution de O qui a 20 fois plus de chances de corresponäre à un lithium qu'à un X correspond donc à une particule qui, dans les étoiles, a autant de chances d'etre un %X à un nombre anormalement grand de qu'un lithium. Le caloul se fait de façon très simple : soit N le nom-

[0 4 bre de Ô à attendre si la trajectoire correspond à un x ; si la trajectoire est terminée dans l'émulsaion, ce nombre est connu. Sinon, on prend en générallcelui qui résulte de la densité maxima (soit 6,5 par 125 pour les Ü , ete...). Soit de meme N,, le nombre de ô le plus

probable pour un 7-53. N,.est, lui aussi, calculé souvent sur la base

de la densité maxima. Cependant, 11 arrive que l'on admette une densité plus feible, si la fréquence des à observés varie nettement le long de la trace. Soit enfin N le nombre de Ô réellement observés.