RAYONNEMENT DES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES

Procédés d^ élude du rayonnement, — Pour étudier le rayonnement émis par les substances radioactives, on peut se servir de l'une quelconque des propriétés de ce rayonnement. On peut donc utiliser soit l'action des rayons sur les plaques photographiques, soit leur propriété d'ioniser l'air et de le rendre conducteur, soit encore leur faculté de provoquer la fluorescence de certaines substances. En parlant dorénavant de ces diverses manières d'opérer, j'emploierai, pour abréger, les expressions : méthode radiographique, méthode électrique, méthode fluoroscopique.

Les deux premières ont été employées dès le début pour l'étude des rayons uraniques; la méthode fluoroscopique ne peut s'appliquer qu'aux substances nouvelles, fortement radioactives, car les substances faiblement radioactives telles que l'uranium et le thorium ne produisent pas de fluorescence appréciable. La méthode électrique est la seule qui comporte des mesures d'intensité précises; les deux autres sont surtout propres à donner à ce point de vue des résultats qualitatifs et ne peuvent fournir que des mesures d'intensité grossières. Les résultats obtenus avec les trois méthodes considérées ne sont jamais que très grossièrement comparables entre eux et peuvent ne pas être comparables du tout. J^a plaque sensible, le gaz qui s'ionise, l'écran fluorescent sont autant de récepteurs auxquels on demande d'absorber l'énergie du rayonnement et de la transformer en un autre mode d'énergie : énergie chimique, énergie ionique ou énergie

lumineuse. Chaque récepteur ab5orl)e une fraction du ra^'onnement qui dépend essentiellement de sa nature. On verra d'ailleurs plus loin que le rayonnement est complexe; les portions du rayonnement absorbées par les différents récepteurs peuvent différer entre elles quantitativement et qualitativement. Enfin, il n'est ni évident, ni même probable, que l'énergie absorbée soit entièrement transformée par le récepteur en la forme que nous désirons observer; une partie de cette énergie peut se trouver transformée en chaleur, en émission de rayonnements secondaires qui, suivant le cas, seront ou ne seront pas utilisés pour la production du phénomène observé, en action chimique différente de celle que l'on observe, etc., et là, encore, l'effet utile du récepteur, pour le but que nous nous proposons, dépend essentiellement de la nature de ce récepteur.

Comparons deux échantillons radioactifs dont l'un contient du radium et l'autre du polonium, et qui sont également actifs dans l'appareil à plateaux de la figure i. Si l'on recouvre chacun d'eux d'une feuille mince d'aluminium, le second paraîtra considérablement moins actif que le premier, et il en sera de même si on les place sous le même écran fluorescent, quand ce dernier est assez épais, ou qu'il est placé à une certaine distance des deux substances radioactives.

Energie du rayonnement. — Quelle que soit la méthode de recherches employée, on trouve toujours que l'énergie du rayonnement des substances radioactives nouvelles est considérablement plus grande que celle de l'uranium et du thorium. C'est ainsi que, à petite distance, une plaque photographique est impressionnée, pour ainsi dire, instantanément, alors qu'une pose de i/\ heures est nécessaire quand on opère avec l'uranium et le thorium. Un écran fluorescent est vivement illuminé au con-

RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES 11 AniOACTI VES. 4'

lacl (les substances radioactives nouvelles, alors qu'aucune trace de luminosité ne se volt avec l'uranium et le thorium. Enfin, l'action ionisante sur l'air est aussi considérablement plus intense, dans le rapport de lo^ environ. Mais il n'est, à vrai dire, plus possible d'évaluer V intensité totale du rayonnement, comme pour l'uranium, par la méthode électrique décrite au début {fig. i). En effet, dans le cas de l'uranium, par exemple, le rayonnement est très approximativement absorbé dans la couche d'air qui sépare les plateaux, et le courant limite est atteint pour une tension de i oo volts. Mais il n'en est plus de même pour les substances fortement radioactives. Une partie du rayonnement du radium est constituée par des rayons très pénétrants qui traversent le condensateur et les plateaux métalliques, et ne sont nullement utilisés à ioniser l'air entre les plateaux. De plus, le courant limite ne peut pas toujours être obtenu pour les tensions dont on dispose ; c'est ainsi que, pour le polonium très actif, le courant est encore proportionnel à la tension entre loo et 5oo volts. Les conditions expérimentales qui donnent à la mesure une signification simple, ne sont donc pas réalisées, et, par suite, les nombres obtenus ne peuvent être considérés comme donnant la mesure du rayonnement total; ils ne constituent, à ce point de vue, qu'une approximation grossière.

Nature complexe du rayonnement. — Les travaux de divers physiciens (MM. Becquerel, INIeyer et von Schvveidler, Giesel, Villard, Rutherford, M. et M""^ Curie) ont montré que le rayonnement des substances radioactives est un rayonnement très complexe. 11 convient de distinguer trois espèces de rayons que je désignerai, suivant la notation adoptée par M. Rutherford, parles lettres a, jBety.

i" Les rayons a sont des rayons très peu pénétrants qui semblent constituer la plus grosse partie du rayonnement.

Ces rayons sont caractérisés par les lois suivant lesquelles ils sont absorbés par la matière. Le champ magnétique agit très faiblement sur ces rayons, et on les a considérés tout d'abord comme insensibles à l'action de ce champ. (Cependant, dans un champ magnétique intense, les rayons a sont légèrement déviés; la déviation se produit de la même manière que dans le cas des rayons cathodiques, mais le sens de la déviation est renversé ; il est le même que pour les rayons canaux des tubes de Crookes.

2" Les rayons ^ sont des rayons moins absorbables dans leur ensemble que les précédents. Ils sont déviés par un champ magnétique de la même manière et dans le même sens que les rayons cathodiques.

3^ Les rayons y sont des rayons pénétrants insensibles à l'action du champ magnétique et comparables aux rayons de Rontgen.

Les rayons d'un même groupe peuvent avoir un pouvoir de pénétration qui varie dans des limites très étendues, comme cela a été prouvé pour les rayons p.

Imaginons l'expérience suivante : le radium R est placé au fond d'une petite cavité profonde creusée dans un bloc de plomb P ^fig. 4)- Un faisceau de rayons rectiligne et peu épanoui s'échappe de la cuve. Supposons que, dans la région qui entoure la cuve, on établisse un champ magnétique uniforme, très intense, normal au plan de la figure et dirigé vers l'arrière de ce plan. Les trois groupes de rayons a, p, y se trouveront séparés. Les rayons y peu intenses continuent leur trajet rectiligne sans trace de déviation. Les rayons ^ sont déviés à la façon de rayons cathodiques et décrivent dans le plan delà ligure des trajectoires circulaires dont le rayon varie dans des limites étendues. Si la cuve est placée sur une plaque photographique AC, la portion BC de la plaque qui reçoit les rayons |^ est impressionnée. Enfin, les rayons a forment un faisceau très intense qui est dévié légèrement et qui

RECHERCHES SUIl LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 49

est assez rapidement absorbé par l'air. Ces rayons décrivent, dans le plan de la figure, une trajectoire dont le rayon de courbure est très grand, le sens de la déviation étant l'inverse de celui qui a lieu pour les rayons [5i.

Si l'on recouvre la cuve d'un écran mince en aluminium,

Fis. 4.

(o'""\ I d'épaisseur), les rayons a sont en très grande partie supprimés, les rayons ^ le sont bien moins et les rayons y ne semblent pas absorbés notablement.

L'expérience que je viens de décrire n'a pas été réalisée sous cette forme, et Ton verra dans la suite quelles sont les expériences qui montrent l'action du champ magnétique sur les divers groupes de rayons.

Action du champ magnétique. — On a vu que les rayons émis par les substances radioactives ont un grand nombre de propriétés communes aux rayons cathodiques et aux rayons Rimtgen. Aussi bien les rayons cathodiques que les rayons Rontgen ionisent l'air, agissent sur les plaques photographiques, excitent la fluorescence, n'é- C. 4

M. CliniE.

[)roiivenl pas de réllexion régulière. Mais les rasons cathodiques diffèrent des rayons Ronigen en ce qu'ils sont déviés de leur trajet rectiligne par l'action du champ magnétique et en ce qu'ils transportent des charges d'électricité négative.

Le fait que le champ magnétique agit sur les rayons émis par les substances radioactives a été découvert presque simultanément par MM. Giesel, xMeyer et von Schweidler et Becquerel ('). Ces physiciens ont reconnu que les rayons des substances radioactives sont déviés par le champ magnétique de la même façon et dans le même sens que les rayons cathodiques; leurs observations se rapportaient aux rayons ^.

M. Curie a montré que le rayonnement du radium comporle deux groupes de rayons bien distincts, dont l'un est facilement dévié par le champ magnétique (rayons [i) alors que l'autre semble insensible à l'action de ce champ (rayons a et y dont l'ensemble était désigné par le nom de rayons non déviables) (-).

M. Becquerel n'a pas observé d'émission de rayons genre cathodique par les échantillons de polonium préparés par nous. C'est, au contraire, sur un échantillon de polonium, préparé par lui, que M. Giesel a observé pour la première fois Tellet du champ magnétique. De tous les échanlillons de polonium, préparés par nous, aucun n'a jamais donné lieu à une émission de rayons genre cathodique.

Le polonium de M. Giesel n'émet des rayons genre cathodique que quand il est récemment préparé, et il est probable que l'émission est due au phénomène de radioactivité induite dont il sera question plus loin.

(') Giesel, IVied. Ann., -i novembre 1899. — Meyer et von SciiwEiDLEn, Acad. Anzeiger Wien, 3 et 9 novcml)re 1899. — Becquerel, Comptes rendus, 11 décembre 1899,

(0 P. CuiUE, Comptes rendus, 8 janvier 1900.

RECHERCMKS SUIl LES SUBSTANCES R AniOACTI VES,

Voici les expériences qui prouvent qu'une partie du rayonnement du radium et une partie seulement est constituée par des rayons facilement déviables (rayons [i). Ces expériences ont été faites par la méthode électrique (' ).

Le corps radioactif A (Jlg, 5) envoie des radiations suivant la direction AD entre les [)lateaux P et P'. Le plateau P est maintenu au potentiel de 5oo volts, le plateau P' est relié à un électromètre et à un quarlz piézoélectrique. On mesure l'intensité du courant qui passe dans l'air sous l'influence des radiations. Ou peut à vo-

lonté établir le champ magnétique d'un électro-aimant normalement au plan de la ligure dans toute la région EEEL. Si les rayons sont déviés, même faiblement, ils ne pénètrent plus entre les plateaux, et le courant est supprimé. La région où passent les rayons est entourée par les masses de plomb B, B', B" et par les armatures de Télectro-aimant; quand les rayons sont déviés, ils sont absorbés par les masses de plomb B et B'.

Les résultats obtenus dépendent essentiellement de la

(') P. CuiUE, Comptes rendue. S jiinvicr i^ko

distance AD du corps radiant A à l'enlrée du condensateur en D. Si la distance AD est assez grande (supérieure à "'"'"), la plus grande partie (go pour loo environ) des rajons du radium qui arrivent au condensateur sont déviés et supprimés pour un champ de aSoo unités. Ces rayons sont âes rayons p. Si ia distance AD est plus faible que 65""", une partie moins importante des rayons est déviée par l'action du champ; cette partie est d'ailleurs déjà complètement déviée par un champ de 2000 unités, et la proportion de rayons supprimés n'angmente pas quand on fait croître le champ de 25oo à 7000 unités.

La proportion des rayons non supprimés par le champ est d'autant plus grande que la dislance AD entre le corps radiant et le condensateur est plus petite. Pour les distances faibles les rayons qui peuvent être déviés facilement ne constituent plus qu'une très faible fraction du rayonnement total.

Les rayons pénétrants sont donc, en majeure partie, des rayons déviables genre cathodique (rayons p).

Avec le dispositif expérimental qui vient d'être décrit, l'action du champ magnétique sur les rayons a ne pouvait guère être observée pour les champs employés. Le rayonnement très important, en apparence non déviable, observé à petite distance de la source radiante, était constitué par les rayons a; le rayonnement non déviable observé à grande distance était constitué par les rayons y.

Lorsque l'on tamise le faisceau au travers d'une lame absorbante (aluminium ou papier noir), les rayons qui passent sont presque tous déviés par le champ, de telle sorte qu'à l'aide de l'écran et du champ magnétique presque tout le rayonnement est supprimé dans le condensateur, ce qui reste n'étant alors dû qu'aux rayons y, dont la proportion est faible. Quant aux rayons a, ils sont absorbés par l'écran.

IlECHERCHES SUR LES SUlîSTAJNCES RADIOACTIVES. 53

Une lame d'aluminiiun de —-^ de millimèlre d'épaisseur suffit pour supprimer presque tous les rayons difficilement déviables, quand la substance est assez loin du condensateur; pour des distances plus petites (34'""' et 5i"""), deux feuilles d'aluminium au —^ sont nécessaires pour obtenir ce résultat.

On a fait des mesures semblables sur quatre substances radifèrcs (chlorures ou carbonates) d'activité très différente; les résultats obtenus ont été très analogues.

On peut remarquer que, pour tous les échantillons, les rayons pénétrants déviables à l'aimant (rayons j3) ne sont qu'une faible partie du rayonnement total; ils n'interviennent que pour une faible part dans les mesures où l'on utilise le rayonnement intégral pour produire la conductibilité de l'air.

On peut étudier la radiation émise par le polonium par la méthode électrique. Quand on fait varier la distance AD du polonium au condensateur, on n'observe d'abord aucun courant tant que la distance est assez grande; quand on rapproche le polonium, on observe que, pour une certaine distance qui était de 4"^"^ pour l'échantillon étudié, le rayonnement se fait très brusquement sentir avec une assez grande intensité; le courant augmente ensuite régulièrement si l'on continue à rapprocher le polonium, mais le champ magnétique ne produit pas d'elTet appréciable dans ces conditions. Il semble que le rayonnement du polonium soit délimité dans l'espace et dépasse à peine dans l'air une sorte de gaine entourant la substance sur l'épaisseur de quelques centimètres.

11 convient de faire des réserves générales importantes sur la signification des expériences que je viens de décrire. Quand j'indique la proportion des rayons déviés par l'aimant, il s'agit seulement des radiations susceptibles d'actionner un courant dans le condensateur. En employant comme réactif des rayons de Becquerel la

fluorescence ou l'aclion sur les plaques photographiques, la proportion serait probablement différente, une mesure d'intensité n'ayant généralement un sens que pour la méthode de mesures employée.

Les raj'ons du polonium sont des rayons du genre a. Dans les expériences que je viens de décrire, on n'a observé aucun effet du champ magnétique sur ces rayons, mais le dispositif expérimental était tel qu'une faible déviation passait inaperçue.

Des expériences faites par la méthode radiographique ont confirmé les résultats de celles qui précèdent. En employant le radium comme source radiante, et en recevant l'impression sur une plaque parallèle au faisceau primitif et normale au champ, on obtient la trace très nette de deux faisceaux séparés par l'action du champ, l'un dévié, l'autre non dévié. Les rayons ^ constituent le faisceau dévié; les rayons a étant très peu déviés se confondent sensiblement avec le faisceau non dévié des rayons y.

Rayons déviahles 3. — 11 résultait des expériences de M. Giesel et de MM. Meyer et von Schw^eidler que le rayonnement des corps radioactifs est au moins en partie dévié par un champ magnétique, et que la déviation se fait comme pour les rayons cathodiques. M. Becquerel a étudié l'action du champ sur les rayons par la méthode radiographique (* ). Le dispositif expérimental employé était celui de la figure 4- J^e radium était placé dans la cuve en plomb P, et cette cuve était posée sur la face sensible d'une plaque photographique AC enveloppée de papier noir. Le tout était placé entre les pôles d'un électroaimant, le champ magnétique étant normal au [)lan de la liiiure.

(') Becqukhel, Comptes rendus, t. CXXX, p. 206, 872, 81

IIECHEIICHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 'JJ

Si le champ est dirigé vers l'arrière de ce plan, la partie BC de la plaque se trouve impressionnée j)ar des rayons qui, ayant décrit des trajecloires circulaires, sont rabattus sur la pla([ue et viennent la couper à an^le droit. Ces rayons sont des rayons [i.

M. Becquerel a montré que Timpression constitue une large bande diffuse, véritable spectre continu, montrant que le faisceau de rayons déviables émis par la source est constitué par une infinité de radiations inégalement déviables. Si l'on recouvre la gélatine de la plaque de divers écrans absorbants (papier, verre, métaux), une portion du spectre se trouve supprimée, et l'on constate que les rayons les plus déviés par le champ magnétique, autrement dit ceux qui donnent la plus petite valeur du rayon de la trajectoire circulaire, sont le plus fortement absorbés. Pour chaque écran l'impression sur la plaque ne commence qu'à une certaine distance de la source radiante, celte dislance étant d'autant plus grande que l'écran est plus absorbant.

Charge des rayons déviables. — Les rayons cathodiques sont, comme l'a montré M. Perriii, chargés d'électricité négative ('). De pkis ils peuvent, d'après les expériences de M. Perrin et de M. Lenard ('-) transporter leur charge à travers des enveloppes métalliques réunies à la terre et à travers des lames isolantes. En tout point, où les rayons cathodiques sont absorbés, se fait un dégagement continu d'électricité négative. Nous avons constaté qu'il en est de même pour les rayons déviables ^ du radium. Les rayons déviables ^ du radium sont chargés d'électricité négative (=^).

(') Comptes rendus, t. CXXI, p. ii3o. Annales de Chinue et de Physique, t. II, 1^97.

('-) Lenard, Wied. Ann., l. lAIV, p. >-]().

( ') M. et >!""= CuuiE, Comptes rendus, 5 inars 1900.

Etalons la substance radioactive sur l'un des plateaux d'un condensateur, ce plateau étant relié métalliquement à la terre; le second plateau est relié à un électromètre, il reçoit et absorbe les rayons émis par la substance. Si les rayons sont chargés, on doit observer une arrivée continue d'électricité à l'électromètre. Cette expérience, réalisée dans l'air, ne nous a pas permis de déceler une charge des rayons, mais l'expérience ainsi faite n'est pas sensible. L'air entre les plateaux étant rendu conducteur par les rayons, l'électromètre n'est plus isolé et ne peut accuser que des charges assez fortes.

Pour que les rayons a ne puissent apporter de trouble dans l'expérience, on peut les supprimer en recouvrant la source radiante d'un écran métallique mince; le résultat de l'expérience n'est pas modifié (i).

Nous avons sans plus de succès répété cette expérience dans l'air en faisant pénétrer les rayons dans l'intérieur d'un cylindre de Faraday en relation avec l'électromètre (2).

Od pouvait déjà se rendre compte, d'après les expériences qui précèdent, que la charge des rayons du produit radiant employé était faible.

Pour constater un faible dégagement d'électricité sur le conducteur qui absorbe les rajons, il faut que ce conducteur soit bien isolé électriquement; pour obtenir ce résultat, il est nécessaire de le mettre à l'abri de l'air, soit en le plaçant dans un tube avec un vide très parfait, soit en l'entourant d'un bon diélectrique solide. C'est ce dernier dispositif que nous avons employé.

Un disque conducteur MM {^fig^ 6) est relié par la tige

(') A vrai dire, dans ces expériences, on observe toujours une déviation à réicctromètre, mais il est facile de se rendre compte que ce déplacement est un elfct de la force électromotrice de contact qui existe entre le plateau relié à l'électromètre et les conducteurs voisins; cette force électromotrice fait dévier l'électromètre, grâce à la conductibilité de l'air soumis au rayonnement du radium.

(-) Le dispositif du cylindre de Faraday n'est pas nécessaire, mais il pourrait présenter quelques avantages dans le cas où il se produirait une forte diffusion des rayons par les parois frappées. On pourrait espérer ainsi recueillir et utiliser ces rayons diffusés, s'il y en a.

mélallique t à l'éleclromètre; disque et tige sont complètement entourés de matière isolante mï; le tout est recouvert d'une enveloppe métallique EEEE qui est en communication électrique avec la terre. Sur l'une des faces du disque, l'isolant pp et l'enveloppe métallique sont très minces. C'est cette face qui est exposée au raj'onnemenl du sel de barjum radifère R, placé à l'extérieur dans une auge en plomb (*). Les rayons émis par le radium traversent l'enveloppe métallique et la lame isolante/?/?, et sont absorbés par le disque métallique MM. Celui-ci est alors le siège d'un dégagement continu et constant d'électricité négative que l'on constate à Félec-

Fi2. 6.

Terre

tromètre et que l'on mesure à l'aide du quartz piézoélectrique.

Le courant ainsi créé est très faible. Avec du chlorure de baryum radifère très actif formant une couche de 2*^'"*, 5 de surface et de o'''",2 d'épaisseur, on obtient un courant de l'ordre de grandeur de io~'' ampère, les rayons utilises ayant traversé, avant d'être absorbés par le disque MM, une épaisseur d'aluminium de o""",oi et une épaisseur d'ébonite de o"^'",3.

Nous avons employé successivement du plomb, du cuivre et du zinc pour le disque MM, de l'ébonite et de la

(') L'enveloppe isolanle doit èlrc parfaitement continue. Toute fissure remplie d'air allant du conducteur intérieur jusqu'à l'enveloppe métallique est une cause de courant dii aux forces clectromotrices de contact utilisant la conductibilité de l'air sous l'action du radium.

paraffine pour l'isolant^ les résiillals obtenus ont été les mêmes.

Le courant diminue quand on éloigne la source radiante R, ou quand on emploie un produit moins actif.

Nous avons encore obtenu les mêmes résultats en remplaçant le disque MM par un cylindre de Faraday rempli d'air, mais enveloppé extérieurement par une matière isolante. L'ouverture du cylindre, fermée par la plaque isolante m\nce pp, était en face de la source radiante.

Enfin nous avons fait l'expérience inverse, qui consiste à placer l'auge de plomb avec le radium au milieu de la matière isolante et en relation avec Télectromctre (Jlg- 7),

Fie. T.

Terre

le tout étant enveloppé par l'enceinte métallique reliée à la terre.

Dans ces conditions, on observe à l'électromètre que le radium prend une charge positive et égale en grandeur à la charge négative de la première expérience. Les rayons du radium traversent la plaque diélectrique mince /?^ et quittent le conducteur intérieur en emportant de l'élec-

Les rayons a du radium n'interviennent pas dans ces expériences, étant absorbés presque totalement par une épaisseur extrêmement faible de matière. La méthode qui vient d'être décrite ne convient pas non plus pour l'étude de la charge des rayons du polonium, ces rayons étant également très peu pénétrants. Nous n'avons observé aucun indice de charge avec du polonium, qui émet seu-

RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES . Sq

Jement des rayons a; mais, pour la raison qui précède, on ne peut tirer de cette expérience aucune conclusion.

Ainsi, dans le cas des rayons déviables ^ du radium, comme dans le cas des rayons cathodiques, les rayons transportent de l'électricité. Or, jusqu'ici on n'a jamais reconnu l'existence de charges électriques non liées à la matière. On est donc amené à se servir, dans l'étude de l'émission des rayons déviables [B du radium, de la même théorie que celle actuellement en usage pour l'étude des rayons cathodiques. Dans cette théorie balistique, qui a été formulée par Sir W. Crookes, puis développée et complétée par M. J.-J. Thompson, les rayons cathodiques sont constitués par des particules extrêmement ténues qui sont lancées à partir de la cathode avec une très grande vitesse, et qui sont chargées d'électricité négative. On peut de même concevoir que le radium envoie dans l'espace des particules chargées négativement.

Un échantillon de radium renfermé dans une enveloppe solide, mince, parfaitement isolante, doit se charger spontanément à un potentiel très élevé. Dans Thypothèse balistique le potentiel augmenterait, jusqu'à ce que la différence de potentiel avec les conducteurs environnants devînt suffisante pour empêcher l'éloignement des particules électrisées émises et amener leur retour à la source radiante.

Nous avons réalisé par hasard l'expérience dont il est question ici. Un échantillon de radium très actif était enfermé depuis longtemps dans une ampoule de verre. Pour ouvrir l'ampoule, nous avons fait avec un couteau à verre un trait sur le verre. A ce moment nous avons entendu nettement le bruit d'une étincelle, et en observant ensuite l'ampoule à la loupe, nous avons aperçu que le verre avait été perforé par une étincelle à l'endroit où il s'était trouvé aminci par le trait. Le phénomène qui s'est produit là est exactement comparable à la rupture du verre d'une bouteille de Leydc trop chargée.

M. CUllIE

Le même phénomène s'est reproduit avec une autre ampoule. De plus, au moment où rétincelle a éclaté, M. Curie qui tenait l'ampoule ressentit dans les doigts la secousse électrique due à la décharge.

Certains verres ont de bonnes propriétés isolantes. Si l'on enferme le radium dans une ampoule de verre scellée et bien isolante, on peut s'attendie à ce que l'ampoule à un moment donné se perce spontanément.

Le radium est le premier exemple cV un corps qui se charge spontanément d^ électricité.

Action du champ électrique sur les rayons déviables [^ du radium. — Les rayons dé viables [^ du radium étant assimilés à des rayons cathodiques, doivent être déviés par un champ électrique de la même façon que ces derniers, c'est-à-dire comme le serait une particule matérielle chargée négativement et lancée dans l'espace avec une grande vitesse. L'existence de cette déviation a été montrée, d'une part, par M. Dorn (*), d'autre part, par M. Becquerel (-).

Considérons un rayon qui traverse l'espace situé entre les deux plateaux d'un condensateur. Supposons la direction du rayon parallèle aux plateaux. Quand on établit entre ces derniers un champ électrique, le rayon est soumis à l'action de ce champ uniforme sur toute la longueur du trajet dans le condensaleur, soit /. En vertu de cette action le rayon est dévié vers le plateau positif et décrit un arc de parabole; en sortant du champ il continue son chemin en ligne droite suivant la tangente à Tare de parabole au point de sortie. On peut recevoir le rayon sur une plaque photographique normale à sa direction primitive. On observe l'impression produite sur la plaque quand le champ est nul et quand le champ a une

(') Dorn, Abli. Halle, mars 1900.

(-) nECQUKUEL, Comptes rendus, l. CXXX, p. 81

RKCHEIICHES SUIl LKS SUI5STANCES II AniOACTT VES . 6 I

valeur connue, et l'on déduit de là la valeur de la déviation 0, qui Cet la distance des points, où la nouvelle direction du rayon et sa direction primitive rencontrent nn même plan normal à la direction primitive. Si Ji est la distance de ce plan au condensateur, c'est-à-dire à la limite du champ, on a, par un calcul simple,

m étant la masse de la particule en mouvement, e sa charge, v sa vitesse et F la valeur du champ.

Les expériences de M. Becquerel lui ont permis de donner une valeur approchée de o.

Rapport de la charge à la masse poiw une particule, chargée négativement, émise par le radium. — Quand une particule matérielle, ayant la masse m et la charge négative e, est lancée avec une vitesse v dans im champ magnétique uniforme nc^rmal à sa vitesse initiale, cette particule décrit dans un plan normal au champ et passant par sa vitesse initiale un arc de cercle de rayon p tel, que H étant la valeur du champ, on a la relation

Si Ton a mesuré pour nn même rayon la déviation électrique o et le rayon de courbure p dans un champ magnétique, on pourra, de ces deux expériences, tirer les

valeurs du rapport — et de la vitesse r.

Les expériences de M. Becquerel ont fourni une première indication à ce sujet. Elles ont donné pour le rapport — une valeur approchée égale à lo' unités électromagnétiques absolues, et pour v une grandeur égale à

1,6 X lo'o. Ces valeurs sont du même ordre de grandeur que pour les rayons cathodiques.

Des expériences précises ont été faites sur le même sujet par M. Kaufmann ( ' ). Ce physicien a soumis un faisceau très étroit de rayons du radiuui à l'action simultanée d'un champ électrique et d'un champ magnétique, les deux champs étant uniformes et ayant une même direction, normale à la direction primitive du faisceau. L'impression produite sur une plaque normale au faisceau primitif et placée au delà des limites du champ par rapport à la source, prend la forme d'une courbe, dont chaque point correspond à l'un des rayons du faisceau primitif hétérogène. Les rayons les plus pénétrants et les moins déviables sont d'ailleurs ceux dont la vitesse est la plus grande.

Il résulte des expériences de M. Kaufmann que pour les rayons du radium, dont la vitesse est notablement supérieure à celle des rayons cathodiques, le rapport

— va en diminuant quand la vitesse au2:mcnte. m ^ ^

D'après les travaux de J.-J. Thomson et de Townsend (■-) nous devons admettre que la particule en mouvement, qui constitue le rayon, possède une charge e égale à celle transportée par un atome d'hydrogène dans l'électrolyse, celte charge étant la même pour tous les rayons. On est donc conduit à conclure que la masse de la particule m va en augmentant quand la vitesse augmente.

Or, des considérations théoriques conduisent à concevoir que Tinerlie de la particule est précisément due à son état de charge en mouvement, la vitesse d'une charge électrique en mouvement ne pouvant être modifiée sans

( ' ) Kaufmann, Nachrickten cl. k. Gesell. cl. Wiss. zu Gœttingen., 1901, Heft 2.

('-) Thomson, /^/i//. /l/«^.. t. XLVI, i8(,8.— Townsend, Phil. Trans., t. C\CV. iqoi.

RECHERCHKS SLR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 63

dépense d'énergie. Autrement dit, l'inertie de la particule est d'origine électromagnétique, et la masse de la particule est au moins en partie une masse apparente ou masse électromagnétique. iVI. Abraham ( * ) va plus loin et suppose que la masse de la particule est entièrement une masse électromagnétique. Si dans cette hypothèse on calcule la valeur de cette masse m pour une vitesse connue v^ on trouve que m tend vers l'infini quand v tend vers la vitesse de la lumière, et (|ue m tend vers une valeur constante quand la vitesse \> est très inférieure à celle de la lumière. Les expériences de M. Kaufmann sont en accord avec les résultats de cette théorie dont l'importance est grande, puisqu'elle permet de prévoir la possibilité d'établir les bases de la mécanique sur la dynamique de petits centres matériels chargés en état de mouvement (-).

Voici les nombres obtenus par ]M. Kaufmann pour

— et ^' :

unîtes cm

électromagnétiques. sec

\ pour les rayons catho-

1,805x10' 0,7 X lo'O ' /

' ( cliques ( Simon).

i,3i X 10" •2,3r)X[oi"\

' ^ ' • [ pour les rayons du ra-

'''«^^ '^ '^^'^'> ' ( tlium (Kaufmann).

M. Kaufmann conclut de la comparaison de ses expé-

s riences avec la théorie, que la valeur limite du rapport —

C) Abraham, Nachricliteii d. k. Gesell. cl. Wiss. zu Gœttingen, 190:?, Ileft 1.

(-) Quelques développements sur cette question ainsi qu'une étude très complète des centres matériels chargés (électrons ou corpuscules) et les références des travaux relatifs se trouvent dans la Thèse de M. Lanqevin.

pour les rayons du radium de vitesse relativement faible serait la même que la valeur de — pour les rayons cathodiques.

Les expériences les plus complètes de M. Kaiifmann ont été faites avec un grain minuscule de chlorure de radium pur, que nous avons mis à sa disposition.

D'après les expériences de M. Kaufmann certains rayons ^ du radium possèdent une vitesse très voisine de celle de la lumière. On comprend que ces rayons si rapides puissent jouir d'un pouvoir pénétrant très grand vis-à-vis de la matière.

Action du champ magnétique sur les rayons a. — Dans un travail récent, M. Rutherford a annoncé (') que dans un champ magnétique ou électrique puissant, les rayons a du radium sont légèrement déviés à la façon de particules électrisées positivement et animées d'une grande vitesse. M. Rutherford conclut de ses expériences que la vitesse des rayons a est de l'ordre de grandeur

« cm , e T

2,0X10^ — et que le rapport — pour ces rayons est de

l'ordre de grandeur 6 x lo^, soit lo* fois plus grand que pour les rayons déviables [3. On verra plus loin 'que ces conclusions de M. Rutherford sont en accord avec les propriétés antérieurement connues du rayonnement a, et qu'elles rendent compte, au moins en partie, de la loi d'absorption de ce rayonnement.

Les expériences de M. Rutherford ont été confirmées par M. Recquerel. M. Recquerel a montré, de plus, que les rayons du polonium se comportent dans un champ magnétique comme les rayons a du radium et qu'ils semblent prendre, à champ égal, la même courbure que ces derniers. R résulte aussi des expériences de M. Rec-

(') HuTHKUFORi), Fhysik. Zeilschrift, i.') janvier igoB.

llECni-llCIIES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. (35

qncrcl que les rayons a ne semblent pas former de spectre magnétique, mais se comportent plutôt comme un rayonnement homogène, tous les rayons étant également déviés (*).

Action du champ tncignétiquc sur les rayons des autres substances radioactives. — On vient de voir que le radium émet des rayons a assimilables aux rayons canaux, des rayons ^ assimilables aux rayons cathodiques et des rayons pénétrants et non déviables y. Le polonium n'émet que des rayons a. Parmi les autres substances radioactives, l'actinium semble se comporter comme le radium, mais l'étude du rayonnement de ce corps n'est pas encore aussi avancée que celle du rayonnement du radium. Quant aux substances faiblement radioactives, on sait aujourd'hui que l'uranium et le thorium émettent aussi bien des rayons a que des rayons déviables [ii (Becquerel, Rutherford).

Proportion des rayons dé^iables fj dans le rayonnement du radium. — Gomme je l'ai déjà dit, la proportion des rayons ^ va en augmentant, à mesure qu'on s'éloigne de la source radiante. Toutefois, ces rayons ne se montrent jamais seuls, et pour les grandes distances on observe aussi toujours la présence de rayons y. La présence de rayons non déviables très pénétrants dans le rayonnement du radium a été, pour la première fois, observée par M. Villard (2). Ces ravons ne constituent qu'une faible partie du rayonnement mesuré par la méthode électrique, et leur présence nous avait échappé dans nos premières expériences, de sorte que nous croyions alors à tort que le rayonnement à grande distance ne contenait que des rayons déviables.

(') HriCQUEREL, Comptes rendus des 2G janvier et iG février iqo3. (■-) ViLLARD;, Comptes rendus^ t. CXW, p. loio.

6() M. cur, ii:.

Voici les résultats numériques obtenus clans des expériences faites par la méthode électrique avec un appareil analogue à celui de la figure 5. Le radium n'était séparé du condensateur que par l'air ambiant. Je désigne par d la distance de la source radiante au condensateur. En supposant égal à loo le courant obtenu sans champ magnétique pour chaque distance, les nombres de la deuxième ligne indiquent le courant qui subsiste quand le champ agit. Ces nombres peuvent être considérés comme donnant le pourcentage de l'ensemble des rayons a et y, la déviation des rayons a n'ayant guère pu être observée avec le dispositif emplové.

Aux grandes distances on n'a plus de rayons a, et le rayonnement non dévié est alors du genre y seulement.

Expériences faites à petite distance :

<i? en centimètres 3,4 5,r 6,0 6,5

Pour 100 (le rayons non (icviés. 74 56 3^ 11

Expériences faites aux grandes distances, avec un produit considérablement [)lus actif que celui qui avait servi pour la série précédente :

c? en centimètres i4 3o 53 80 98 \'?.\ 157

Pour 100 de rayons dévies. . i'.>, 14 17 i4 '6 14 ïi

On voit, qu'à partir d'une certaine distance, la proportion des ravons non déviés dans le rayonnement est approximativement constante. Ces ravons appartiennent probablement tous à l'espèce y. Il n'y a pas à tenir compte outre mesure des irrégularités dans les nombres de la seconde ligne, si l'on envisage que l'intensité totale du courant dans les deux expériences extrêmes était dans le rapport de 660 à 10. Les mesures ont pu être poursuivies jusqu'à une distance de i'",57 de la source radiante, et nous pourrions aller encore plus loin actuellement.

Voici une autre série d'expériences, dans lesquelles le

UI'CIIKIÎCIir.S SUR LF.S SUBSTWCl-S RADIOACTI \ KS. Gj

radium élail enferiTic' dans un tube do verre Irosélroir, placé au-dessous du condensateur et parallèlement auK plateaux. Les rayons émis traversaient une certaine épaisseur de verre et d'air, avant d'enlrer dans le condensateur.

d en centimètres.

Pour loode rayons

non déviés

iG

lO

Comme dans les expériences précédentes, les nombres de la seconde ligne tendent vers une valeur constante quand la distance d croît, mais la limite est sensiblement atteinte pour des distances plus petites que dans les séries précédentes, parce que les rayons a ont été plus fortement absorbés par le verre que les rayons |^ et y-

Voici une autre expérience qui montre qu'une lame d'aluminium mince (épaisseur o'"'", oi) absorbe principalement les rayons a. Le produit étant placé à 5"" du condensateur, on trouve en faisant agir le cliam[) magnétique que la proportion des rayons autres que jB est de 71 pour 100. Le même produit étant recouvert de la lame d'aluminium, et la distance restant la même, on trouve que le rayonnement transmis est presque totalement dévié par le cliamp magnétique, les rayons a ayant été absorbés par la lame. On obtient le même résultat en employant le papier comme écran absorbant.

La plus grosse partie du rayonnement du radium est formée par des rayons a qui sont probablement émis surtout par la couche superficielle de la matière radiante. Quand on fait varier l'épaisseur de la couche de la matière radiante, l'intensité du courant augmente avec cette épaisseur; l'augmentation n'est pas proportionnelle à l'accroissement d'épaisseur pour la totalité du rayonnement; elle est d'ailleurs plus notable sur les rayons [i que sur les rayons a, de sorte que la proportion de rayons [3 va en

68 M. CLUIE.

croissant avec l'épaisseur de la couche aclive. La source radiante étant placée à une distance de 5*^'" du condensateur, on trouve que, pour une épaisseur égale à o'"'",4 ^^ la couche active, le rayonnement total est donné par le nombre 28 et la proportion des ravons ^ est de 29 pour 100. En donnant à la couche aclive l'épaisseur de 2'"'", soit 5 fois plus grande, on obtient un rayonnement total égal à 102 et une proportion de rayons déviables fi égale à 45 pour 100. Le rayonnement total qui subsiste à cette distance a donc été augmenté dans le rapport 3,6 et le rayonnement déviable 3 est devenu environ 5 fois pi us fort.

Les expériences précédentes ont été faites par la méthode électrique. Quand on opère par la méthode radiographique, certains résultats semblent, en apparence, être en contradiction avec ce qui précède. Dans les expériences de M. Yillard, un faisceau de rayons du radium soumis à l'action d'un champ magnétique était reçu sur une j)ile de plaques photographiques. Le faisceau non déviable et pénétrant y traversait toutes les plaques et marcjuait sa trace sur chacune d'elles. Le faisceau dévié [^ produisait une impression sur la première plaque seulement. Ce faisceau paraissait donc ne point contenir de rayons de grande pénétration.

Au contraire, dans nos expériences, un faisceau qui se propage dans l'air contient aux plus grandes distances accessibles à l'observation -^ environ de rayons déviables [i, et il en est encore de luéme, quand la source radiante est enfermée dans une petite ampoule de verre scellée. Dans les expériences de M. Villard, ces rayons déviables et pénétrants ^ n'impressionnent pas les plaques photographiques placées au delà de la première, parce qu'ils sont en grande partie diffusés dans tous les sens par le premier obstacle solide rencontré et cessent de former un faisceau. Dans nos expériences, les rayons émis parle radium et transmis par le verre de l'ampoule étaient

RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RiDIO ACTIVES. 69

probablement aussi difTiisés par le verre, mais l'ampoule élant très petite, fonctionnait alors elle-même comme une source de rayons déviables '^ partant de sa surface, et nous avons pu observer ces derniers jusqu'à une grande distance de l'ampoule.

Les rajons cathodiques des tubes de Crookes ne peuvent traverser que des écrans très minces (écrans d'aluminium jusqu'à o'""\oi d'épaisseur). Un faisceau de ravons qui arrive normalement sur l'écran est diffusé dans tous les sens ; mais la diffusion est d'autant moins importante que l'écran est plus mince, et pour des écrans très minces il existe un faisceau sortant qui est sensiblement le prolongement du faisceau incident (').

Les rayons déviables [3 du radium se comportent d'une manière analogue, mais le faisceau déviable transmis éprouve, à épaisseur d'écran égale, une modification beaucoup moins profonde. D'après les expériences de M. Becquerel, les rajons ^ très fortement déviables du radium (ceux dont la vitesse est relativement faible) sont fortement diffusés par un écran d'aluminium deo""",[ d'épaisseur; mais les rayons pénétrants et peu déviables (rayons genre cathodique de grande vitesse) traversent ce même écran sans aucune diffusion sensible, et sans que le faisceau qu'ils constituent soit déformé, et cela quelle que soit rinclinaison de l'écran par rapport au faisceau. Les rayons (3 de grande vitesse traversent sans diffusion une épaisseur bien plus grande de paraffine (quelques centimètres), et l'on peut suivre dans celle-ci la courbure du faisceau produite par le champ magnétique. Plus l'écran est épais et plus sa matière est absorbante, plus le faisceau déviable primitif est altéré, parce que, à mesure que l'épaisseur de l'écran croît, la diffusion commence à se

(') Di:s CouDRES. Physik. Zeitsclirift, novembre i<)o:>.

M. CiniE.

faire sentir sur de nouveaux groupes de rayons de plus en plus pénétrants.

L'air produit sur les rayons [^ du radium qui le traversent une diffusion, qui est très sensible pour les rajons fortement déviables, mais qui est cependant bien moins importante que celle qui est due à des épaisseurs égales de matières solides traversées. C'est pourquoi les rajons déviables ^ du radium se propagent dans l'air à de grandes dislances.

Pouvoir pénétrant du rayonnement des corps radioactifs. — Dès le début des recherches sur les corps radioactifs, on s'est préoccupé de l'absorption produite par divers écrans sur les rajons émis par ces substances. J'ai donné dans une première Note relative à ce sujet (') plusieurs nombres cités au début de ce travail, indiquant la pénétration relative des rajons uraniques et thoriques. M. Rutherfoid a étudié plus spécialement la radiation uranique (-) et prouvé qu'elle était hélérogène. M. Owens a conclu de même pour les rajons thoriques (^). Quand vint ensuite la découverte des substances fortement radioactives, le pouvoir pénétrant de leurs rajons fut aussitôt étudié par divers phjsiciens (Becquerel, Mejer et von Schweidler, Curie, Rutherford). Les premières observations mirent en évidence l'hétérogénéité du rajonnement (jui semble être un phénomène général et commun aux substances radioactives ('•). On se trouve là en présence de sources, qui émettent un ensemble de radiations, dont chacune a un pouvoir pénétrant qui lui est propre. La

(') JM'"" CuiiiE, Comptes rendus, avril 1898.

(-) KuTUKRFORD, PliU. Mug., janvier 1899.

(•^) Owi'NS, Phil. Mag., octobre 1899.

{'') Becqueukl, Rapports au Congrès de Physique, 1900. — I\Ii:yi:r et von Schweidler, Comptes rendus de l'Acad. de Vienne^ mars 1900 {Pliysik. Zeitsclirifl, t. I, p, 209).

RKCHKRC.HES SUR LES SUUSTA.NCKS R.VDIO VCTI VES. ^ I

fjue.slion se complique encore par ce fait, qu'il ja lieu de reclierclier, en quelle mesure la nature de la radiation peut se trouver modifiée par le passage à travers les substances matérielles et que, par conséquent, chaque ensemble de mesures n'a une signification précise que pour le dispositif expérimental employé.

Ces réserves étant ("ailes, on peut chercher à coordonner les diverses expériences et à exposer l'ensemble des résultats acquis.

Les corps radioactifs émettent des rayons qui se propagent dans l'air et dans le vide. La propagation est recliligne; ce fait est prouvé par la nelleté et la forme des ombres fournies par l'interposition de corps, opaques an rayonnement, entre la source et la plaque sensible ou l'écran fluorescent qui sert de récepteur, la source ayant des dimensions petites par rapport à sa dislance au récepteur. Diverses expériences qui prouvent la pro|)agation rectiligne des rayons émis par l'uranium, le radium et le polonium ont été faites par M. Becquerel (*).

La dislance à laquelle les rajons peuvent se propager dans l'air à partir de la source est intéressante à connaître. Nous avons constaté que le radium émet des rayons qui peuvent élre observés dans l'air à plusieurs mètres de distance. Dans certaines de nos mesures électriques, l'action de la source sur l'air du condensateur s'exerçait à nne distance comprise entre a"" et 3'". Nous avons également obtenu des ell'els de fluorescence et des impressions radiographiques à des distances du même ordre de grandeur. Ces expériences ne peuvent être faites facilement qu'avec des sources radioactives très intenses, parce que, indépendamment de l'absorption exercée par l'air, l'action sur un récepteur donné varie en raison inverse du carré de la distance à une source de

(') 1>i;(:qui:ki:l, Comptes rendus, t. C.WX, p. 97901 \\^)\.

'j2 M. CUIIIE.

peliles dimenssions. Ce rajonncmenl, qui se propage à grande distanee du radium, comprend aussi bien des rayons genre catliodique que des rajons non déviables; cependant, les rajons déviables dominent de beaucoup, d'après les expériences que j'ai citées plus haut. Quant à la grosse masse du rayonnement (rayons a), elle est, au contraire, limitée dans l'air à une distance de ^*™ environ de la source.

J'ai fait quelques expériences avec du radium enfermé dans une petite ampoule de verre. Les rayons qui sortaient de cette ampoule franchissaient un certain espace d'air et étaient reçus dans un condensateur, qui servait à mesurer leur pouvoir ionisant par la méthode électrique ordinaire. On faisait varier la distance d de la source au condensateur et l'on mesurait le courant de saturation / obtenu dans le condensateur. Voici les résultats d'une des séries de mesures :

d cm.

IQ

DO

(io

A partir d'une certaine distance, l'intensité du rayonnement varie sensiblement en raison inverse du carré de la distance au condensateur.

Le rayonnement du polonium ne se [)ropage dans l'air qu'à une distance de quelques cenlimctres (4*"" à 6"^"') de la source radiante.

Si l'on considère l'absorption des radiations par les écrans solides, on constate là encore une dillerence fondamentale entre le radium et le polonium. Le radium

RKCFIKIK.HES SIR LKS SUBSTAIVCES R AniOACïI V ES. ^O

émet des rajons capables de traverser une grande épaisseur de matière solide, par exemple quelques centimètres de plomb ou de verre ('). Les rayons qui ont traversé une grande épaisseur d'un corps solide sont exlrêmement pénétrants, et, pratiquement, on n'arrive plus, pour ainsi dire, à les faire absorber intégralement par quoi que ce soit. Mais ces rayons ne constituent qu'une faible fraction du rayonnement total, dont la grosse masse est, au contraire, absorbée par une faible épaisseur de matière solide.

Le polonium émet des rayons extrêmement absorbables qui ne peuvent traverser que des écrans solides très minces.

Voici, à titre d'exemple, quelques nombres relatifs à l'absorption produite par une lame d'aluminium d'épaisseur égale à o""', oi. Cette lame était placée au-dessus et presque au contact de la substance. Le rayonnement direct et celui transmis par la lame étaient mesurés par la métliode électrique (appareil y?»", i); le courant de saturation était sensiblement atteint dans tous les cas. Je désigne par a l'activité de la substance radiante, celle de Furanium étant prise comme unité.

FracLioti

du rayonnement

transmise

par la hime.

Chlorure de baryum radifèrc. . . .

Bromure » . . .

Chlorure » . . .

Sulfate »

5ooo

Sulfate »

lOOOO

Bismuth à poloniuui mctalliciue..

Comnosés d'uranc

Composés de thorium en couche

mince..

(') INI. et M'"" Curie, Rapports au Congrès lyoo.

7i M. CURIK.

On volt que des composés radifères de naUire el d'aclivilé difl'érentes donnent des résultats très analogues, ainsi que je l'ai indiqué déjà pour les composés d'urane et de thorium au début de ce travail. On voit aussi, que si l'on considcre toute la masse du rayonnement, et pour la lame absorbante considérée, les diverses substances radiantes viennent se ranger dans Tordre suivant de pénétration décroissante de leurs rayons : thorium, radium, polonium, uranium.

Ces résultats sont analogues à ceux qui ont été publiés par M. Rutherford dans un Mémoire relatif à cette question (').

M. Rutherford trouve, d'ailleurs, que Tordre est le même quand la substance absorbante est constituée par l'air. INlais il est probable que cet ordre n'a rien d'absolu et ne se maintiendrait pas indépendamment de la nature et de l'épaisseur de l'écran considéré. L'expérience montre, en eflfet, que la loi d'absorption est très différente pour le polonium et le radium et que, pour ce dernier, il y a lieu de considérer séparément l'absorption des rayons de chacun des trois groupes.

Le polonium se prête particulièrement à l'étude des rayons a, puisque les échantillons que nous possédons n'émettent point d'autres rayons. J'ai fait une première série d'expériences avec des échantillons de polonium extrêmement actifs et récemment préparés. J'ai trouvé (jue les rayons du polonium sont d'autant plus absorbables, que l'épaisseur de matière qu'ils ont déjà traversée est plus grande ('-). Cette loi d'absorption singulière est contraire à celle que l'on connaît pour les autres rayonnements.

J'ai employé pour cette étude notre appareil de me-

(') IlUTiiKia-ouD, Phil. Mag., '}i\\\\€l nj()2.

(-) -M'"* Cuiiii:, Comptes rendus, 8 janvier lyoo.

îlKCm-HCHKS SLIl LKS SUMSTA^CKS II VDIOVCTI VFS. rj

sures (le la condiiclibililé éleclric|iie avec le dispositif suivant :

Les deux plateaux d'un condensateur VP et P'P' ( fi,:r- 8) sont horizontaux et abrités dans une boite uiétailique BBBB en relation avec la terre. Le corps actif A, situé dans une boîte métallique épaisse GGGG faisant corps avec le plateau P'P', agit sur l'air du condensateur au travers d'une toile métallique T; les rayons qui traversent la toile sont seuls utilisés pour la production du courant, le champ électrique s'arrètant à la toile. On peut faire varier la distance AT du corps actif à la toile. Le champ entre les plateaux est établi au moyen d'une pile; la nje-

Fig. 8.

sure du courant se fait au moyen d'un éiectromèlre et d'un quartz piézoélectrique.

En plaçant en A sur le corps actif divers écrans et en modifiant la distance AT, on peut mesurer l'absorption des rayons qui font dans l'air des chemins plus ou moins grands.

Voici les résultats obtenus avec le polonium : Pour une certaine valeur de la distance AT (4''" et audessus), aucun courant ne passe : les rajons ne pénètrent pas dans le condensateur. Quand on diminue la distance AT, l'apparition des rajons dans le condensateur se fait d'une manière assez brusque, de telle sorte que,

pour une pelile diminution de Ja dislance, on passe d'un courant très faible à un courant très notable; ensuite le courant s'accroît régulièrement quand on continue à rapprocher le corps radiant de la toile T.

Quand on recouvre la substance radiante d'une lame d'aluminium lannné de -p^ de millimètre d'épaisseur, l'absorption produite par la lame est d'autant plus forte que la distance Aï est plus grande.

Si l'on place sur la première lame d'aluminium une deuxième lame pareille, chaque lame absorbe une fraction du rayonnement qu'elle reçoit, et cette fraction est plus grande pour la deuxième lame que pour la première, de telle façon que c'est la deuxième lame qui semble plus absorbante.

Dans le Tableau qui suit, j'ai fait figurer : dans la première ligne, les distances en centimètres entre le polonium et la toile T; dans la deuxième ligne, la proportion de rayons pour 100 transmise par une lame d'aluminium; dans la troisième ligne, la proportion de rayons pour 100 transmise par deux lames du même aluminium,

DistanceAT 3,5 2,5 1,9 i.45 o,5

Pour 100 de rayons transmis par

une lame o o 5 10 25

Pour 100 de rayons transmis par

deux lames o o o o 0,7

Dans ces expériences, la distance des plateaux P et P' était de 3*^'". On voit que l'interposition de la lame d'aluminium diminue l'intensité du rayonnement en plus forte proportion dans les régions éloignées que dans les régions rapprochées.

Cet effet est encore plus marqué que ne l'indiquent les nombres qui précèdent. Ainsi, la pénétration de 20 pour 100, pour la distance o*^'", 5, représente la moyenne de pénétration pour tous les rayons qui dépassent cette distance, ceux extrêmes ayant une pénétration très faible.

IIECHKIUHKS SUIV LKS SUBSTANCES RAniOACTI VES . "7

SI Ton ne recueillait que les rajons compris entre o''"', 5 et i*"'", par exemple, on aurait une pénétration plus grande encore. Kt, en effet, si l'on rapproche le plateau P à une distance o"^, 5 de P', la fraction du rayonnement transmise ])ar la lame d'aluminium (pour AT=:o*'"',5) est de 47 pour 100 et, à travers deux lames, elle est de 5 pour 100 du rayonnement primitif.

J'ai fait récemment une deuxième série d'expériences avec ces mêmes échantillons de polonium dont l'activité était considérablement diminuée, l'intervalle de temps c|ui sépare les deux séries d'expériences étant de 3 ans.

Dans les expériences anciennes, le polonium était à l'état de sous-nilrale; dans celles récentes, il était à l'état de grains métalliques, obtenus par fusion du sous-nitrate avec le cyanure de potassium.

J'ai constaté que le rayonnement du polonium avait conservé les mêmes caractères essentiels, et j'ai trouvé quelques résultats nouveaux. Voici, pour diverses valeurs de la distance AT, la fraction du rayonnement transmise par un écran formé par 4 feuilles très minces d'aluminium battu superposées :

Distance AT en centimètres o i ,5 9,, 6

Pour 100 de rayons transmis par l'écran .... 7G 66 3y

J'ai constaté de même, que la fraction du rayonnement absorbée par un écran donné croît avec l'épaisseur de matière qui a déjà été traversée par le rayonnement, mais cela a lieu seulement à partir d'une certaine valeur de la dislance AT. Quand cette distance est nulle (le polonium étant tout contre la toile, en dehors ou en dedans du condensateur), on observe que, de plusieurs écrans identiques superposés, chacun absorbe la même fraction du rayonnement qu'il reçoit, autrement dit, l'intensité du rayonnement diminue alors suivant une loi exponentielle en fonction de l'épaisseur de matière traversée, comme

cela aurait lieu pour un ravonnemenlliomogène el transmis par la laine sans changement de nature.

Voici quelques résultats numériques relatifs à ces expérieiïces :

Pour une distance AT égale à i*^'",5, un écran en aluminium mince transmet la fraction o,5i du rayonnement (ju'il reçoit quand il agit seul, et la fraction o,34 seulement du rayonnement qu'il reçoit quand il est précédé par un autre écran pareil à lui.

Au contraire, pour une dislance AT égale ào, ce même écran transmet dans les deux cas considérés la même fraction du rayonnement qu'il reçoit et cette fraction est égale à o,^i ; elle est donc plus grande que dans le cas précédent.

Voici, pour une distance AT égale à o et pour une succession d'écrans très minces superposés, des nombres qui indiquent pour chaque écran le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reçu :

Série

Série

le 9 feuilles de eu

ivre

(le 7 feuilles d'^luniinium

très minces.

Liés minces.

Etant données les difficultés d'emploi d'écrans très minces et de la superposition d'écrans au contact, les nombres de chaque colonne peuvent être considérés comme constants; seul, le prçmier nombre de la colonne relative à l'aluminium indique une absorption plus forte que celle indiquée par les nombres suivants.

i\i:cHi:ii(:ni:s sni lks suiîsta^cks hadioactimis. 'JÇ)

Les rayons a du radium se comportent comme les rayons du polonium. On peut étudier ces rayons à peu près seuls en renvoyant les rayons bien plus déviables [j décote par l'emploi d'un champ magnétique; les rayons*' semblent, on efï'et, peu importants par rapport aux: rayons a. Toutefois, on ne peut opérer ainsi qu'à partir d'une certaine distance de la source radiante. Voici les résultats d'une expérience de ce genre. On mesurait la fraction du rayonnement transmise par une lame d'aluminium de o""",©! d'épaisseur; cette lame était placée toujours au même endroit, au-dessus et à petite distance de la source radiante. On observait, au moyen de l'appareil de la fig. 5, le courant produit dans le condensateur pour diverses valeurs de la dislance AD, en présence et en absence de la lame.

Distance AD 6,0 5,i 3, î

Pour 100 de rayons transmis par raluminium, 3 7 i\

Ce sont encore les rayons qui allaient le plus loin dans l'air qui sont le plus absorbés par l'aluminium. Il y a donc une grande analogie entre la partie absorbable a du rayonnement du radium et les rayons du polonium.

Les rayons déviables [îi el les rayons non déviables pénétrants Y sont, au contraire, de nature diflerente. Les expériences de divers physiciens, notanmient de MM. Meyeret von Schweidler ('), montrent clairement que, si l'on considère l'ensemble du rayonnement du radium, le pouvoir pénétrant de ce rayonnement augmente avec l'épaisseur de matière traversée, comme cela a lieu pour les rayons de Rontgen. Dans ces expériences, les rayons a interviennent à peine, parce que ces rayons sont pratiquement supprimés par des écrans absorbants très minces. Ce qui traverse, ce sont, d'une part, les rayons ^ plus ou

(') Mf.yf.h el von SnnwKiDT.F.n, PliysiU. Zeilschrifl , t. I, p. 209.

8o M. CUllIE.

moins dilTusés, d'autre part, les rayons y, qui semblent analogues aux rajons de Riintgen.

Voici les résultats de quelques-unes de mes expériences à ce sujet :

Le radium est enfermé dans une ampoule de verre. Les rayons qui sortent de l'ampoule traversent 3o*^"* d'air et sont reçus sur une série de plaques de verre d'épaisseur de i"*"*,3 chacune; la première plaque transmet 49 pour 100 du rayonnement qu'elle reçoit, la deuxième transmet 84 pour loo du rayonnement qu'elle reçoit, la troisième transmet 85 pour loo du rayonnement qu'elle reçoit.

Dans une autre série d'expériences, le radium était enfermé dans une ampoule de verre placée à lo^"^ du condensateur qui recevait les rayons. On plaçait sur l'ampoule une série d'écrans de plomb identiques dont chacun avait une épaisseur de o"^™, 1 1 5.

Le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reçu est donné pour chacune des lames successives par la série des nombres suivants :

o,4o o,Go 0,72 0,79 0,89 o,9->. 0,94 0,94 0,97

Pour une série de 4 écrans en plomb dont chacun avait jinm 5 d'épaisseur, le rapport du rayonnement transmis au rayonnement reçu était donné pour les lames successives par les nombres suivants :

De ces expériences il résulte que, quand l'épaisseur de plomb traversée croît de o"'"', i à 6""", le pouvoir pénétrant du rayonnement va en augmentant»

J'ai constaté que, dans les conditions expérimentales indiquées, un écran de plomb de i'''",8 d'épaisseur transmet 2 pour 100 du rayonnement qu'il reçoit; un écran de plomb de 5"", 3 d'épaisseur ti'ansmet encore o,4

pour loo du rayonnement qu'il reçoit. J'ai constaté également que le rayonnement transmis par une épaisseur de plomb égale à l'^'^jD cornprend une forte proportion de rayons déviables (genre cathodique). Ces derniers sont donc capables de traverser non seulement de grandes distances dans l'air, mais aussi des épaisseurs notables de substances solides très absorbantes telles que le plomb.

Quand on étudie avec l'appareil de la figure 2 l'absorption exercée par une lame d'aluminium de o""",oi d'épaisseur sur l'ensemble du rayonnement du radium, la lame étant toujours placée à la même distance de la substance radiante, et le condensateur étant placé à une distance variable AD, les résultats obtenus sont la superposition de ce qui est dû aux. trois groupes du rayonnement. Si l'on observe à grande distance, les rayons pénétrants dominent et l'absorption est faible ; si l'on observe à petite distance, les rayons a dominent et l'absorption est d'autant plus faible qu'on se rapproche plus de la substance; pour une distance intermédiaire, l'absorption passe par im maximum et la pénétration par un minimum.

Distance AD 7,1 6,5 6,0 5,i 3,4

Pour 100 de rayons transmis par

l'aluminium.. . , 91 82 58 ^i 48

Toutefois, certaines expériences relatives à l'absorption mettent en évidence une certaine analogie entre les rayons a et les rayons déviables ^. C'est ainsi que M. Becquerel a trouvé que l'action absorbante d'un écran solide sur les rayons ^ augmente avec la distance de l'écran à la source, de sorte que, si les rayons sont soumis à un champ magnétique comme dans la figure 4, "n écran placé contre la source radiante laisse subsister une portion plus grande du spectre magnétique que le même écran placé sur la plaque photographique. Celte variation de TefTet absor- C. • 6

82 M. CCIlIli.

bant de l'écran avec la distance de cet écran à la source est analogue à ce qui a lieu pour les rayons a; elle a été vérifiée par MM. Meyer et von Schweidler, qui opéraient par la méthode fluoroscopique; M. Curie et moi nous avons observé le même fait en nous servant de la méthode électrique. Les conditions de production de ce phénomène n'ont pas encore été étudiées. Cependant, quand le radium est enfermé dans un tube de verre et placé à assez grande distance d'un condensateur qui est lui-même enfermé dans une boîte d'aluminium mince, il est indifférent de placer l'écran contre la source ou contre le condensateur; le courant obtenu est alors le même dans les deux cas.

L'étude des rayons a m'avait amenée à considérer que ces rayons se comportent comme des projectiles lancés avec une certaine vitesse et qui perdent de leur force vive en franchissant des obstacles (*). Ces rayons jouissent pourtant de la propagation rectiligne comme l'a montré M. Becquerel dans l'expérience suivante. Le polonium émettant les rayons était placé dans une cavité linéaire très étroite, creusée dans une feuille de carton. On avait ainsi une source linéaire de rayons. Un fil de cuivre de i""",5 de diamètre était placé parallèlement en face de la source à une distance de 4'""S 9- Une plaque photographique élait placée parallèlement à une distance de 8""", 65 au delà. Après une pose de lo minutes, l'ombre géométrique du fil était reproduite d'une façon parfaite, avec les dimensions prévues et une pénombre très étroite de chaque côté correspondant bien à la largeur de la source. La même expérience réussit également bien en plaçant contre le fil une double feuille d'aluminium battu que les rayons sont obligés de traverser.

11 s'agit donc bien de rayons capables de donner des

(') M'"' Curie. Comptes rendus, 8 janvier 1900.

ombres géométriques parfaites. L*expérience avec l'aliiminium montre que ces rayons ne sont pas diffusés en traversant la lame, et que cette lame n'émet pas, tout au moins en quantité importante, des rayons secondaires analogues aux rayons secondaires des rayons de Rôntgen. Les expériences de M. Rutherford montrent que les projectiles qui constituent les rayons a sont déviés par un champ magnétique comme s'ils étaient chargés positivement. La déviation dans un champ magnétique est d'ailleurs

d'autant plus faible que le produit — est plus grand, m

désignant la masse de la particule, r sa vitesse et e sa charge. Les rayons cathodiques du radium sont peu déviés parce que leur vitesse est énorme; ils sont, d'autre part, très pénétrants, parce que chaque particule a une très petite masse, en même temps qu'une grande vitesse. Mais des particules qui, avec une charge égale et une vitesse inférieure, auraient une masse bien plus grande, seraient tout aussi bien très peu sensibles à l'action du champ, et donneraient, d'ailleurs, nécessairement lieu à des rayons très absorbables. 11 semble résulter, des expériences de M. Rutherford, que c'est bien cela qui a lieu pour les rayons a.

Les rayons pénétrants non déviables y semblent être de tout autre nature et semblent analogues aux rayons Rôntgen. Rien ne prouve, d'ailleurs, que des rayons peu pénétrants de même nature ne puissent exister dans le rayonnement du radium, car ils pourraient être masqués par le rayonnement corpusculaire.

On vient de voir combien le rayonnement des corps radioactifs est un phénomène complexe. Les difficultés de son étude viennent s'augmenter par cette circonstance, qu'il y a lieu de rechercher, si ce rayonnement éprouve de la part de la matière une absorption sélective seulement, on bien aussi une transformation plus ou moins profonde.

On ne sait encore que peu de choses relativement à cette question. Toutefois, si l'on admet que le rayonnement du radium comporte à la fois des rayons genre cathodique et des rayons genre Ronîgen, on peut s'attendre à ce que ce rayonnement éprouve des transformations en traversant les écrans. On sait, en effet : i ° que les rayons cathodiques qui sortent du tube de Crookes à travers une fenêtre d'aluminium (expérience de Lenard) sont fortement diffusés par l'aluminium, et que, de phis, la traversée de l'écran entraîne une diminution de la vitesse des rayons; c'est ainsi que des rayons cathodiques d'une vitesse égale à 1,4 X lo'^ centimètres perdent lo pour loo de leur vitesse en traversant o""°, o i d'aluminium ( * ); 2° les rayons cathodiques, en frappant un obstacle, donnent lieu à la production de rayons de Rôntgen; 3° les rayons Rontgen, en frappant un obstacle solide, donnent lieu à une production de rayons secondaires, qui sont en partie des rayons cathodiques (-).

On peut donc, par analogie, prévoir l'existence de tous les phénomènes précédents pour les rayons des substances radioactives.

En étudiant la transmission des rayons du polonium à travers un écran d'aluminium, M. Becquerel n'a observé ni production de rayons secondaires ni transformation en rayons genre cathodique (^).

J'ai cherché à mettre en évidence une transformation des rayons du polonium, en employant la méthode de l'interversion des écrans : deux écrans superposés E, et E^ étant traversés par les rayons, Tordre dans lequel ils sont traversés doit être indifférent, si le passage au travers des écrans ne transforme pas les rayons; si, au contraire,

(') Des Coudres, Physik. ZeitscJirift, novembre 1902. (*) Sagnac, Thèse de doctoral. — Cliue et Sagnac,. Comptes rendus, avril 1900.

(^) lÎKcyUEREL, Rapports au Congres de Physique. 1900.

chaque écran transforme les rayons en les transmettant, l'ordre des écrans n'est pas indifierent. Si, par exemple, les rayons se transforment en rayons plus absoibables en traversant du plomb, et que l'aluminium ne produise pas un effet du même genre avec la même importance, alors le système plomb-aluminium paraîtra plus opaque que le système aluminium-plomb; c'est ce quia lieu pour les rayons Rontgen.

Mes expériences indiquent que ce phénomène se produit avec les rayons du polonium. L'appareil employé était celui de la figure 8. Le polonium élait placé dans la boîte CGCC et les écrans absorbants, nécessairement très minces, étaient placés sur la toile métallique T.

Courant Écrans employés. Epaisseur. observé.

Laiton o,oo5 \ ^'"

Aluminium o,oi

Laiton o,ooj

Aluminium o.oi

Aluminium o,oi

r, ■ ' ^ > lie

Etain o,003

Etain. o,oo5

Aluminum o,oi

Étain o.oo5 ) „

Laiton o,oo5 )

Laiton o,oo5 ) ,

Étain o,oo5 ( ''*

Les résultats obtenus prouvent, que le rayonnement est modifié en traversant un écran solide. Cette conclusion est d'accord avec les expériences dans lesquelles, de deux lames métalliques identiques et superposées, la première se montre moins absorbante que la suivante. 11 est probable d'après cela, que l'action transformatrice d'un écran est d'autant plus grande que cet écran est plus loin de la

source. Ce point n'a pas été vérifié, et la nature de la transformation n'a pas encore été étudiée en détail.

J'ai répété les mêmes expériences avec un sel de radium très actif. Le résultat a été négatif. Je n'ai observé que des variations insignifiantes dans l'inlensité de la radiation transmise lors de l'interversion de Tordre des écrans. Les systèmes d'écrans essavés ont été les suivants :

Aluminium, épaisseur.

mm

mm

Platine,

épaisseur .

Plomb

Élain

o,oo5

Cuivre

Laiton

o,oo5

Laiton

o,oo5

Platine

Zinc

Plomb

Le système plomb-aluminium s'est montré légèrement plus opaque que celui aluminium-plomb, mais la différence n'est pas grande.

Je n'ai pu mettre ainsi en évidence une transformation notable des rayons du radium. Cependant, dans diverses expériences radiographiques, M. Becquerel a observé des effets très intenses dus aux rayons diffusés ou secondaires, émis par les écrans solides qui recevaient les rayons du radium. La substance la plus active, au point de vue de ces émissions secondaires, semble être le plomb.

Action ionisante des layons du radium sur les liquides isolants, — M. Curie a montré que les rayons du radium et les rayons de Rontgen agissent sur les diélectriques liquides comme sur l'air, en leur communiquant une certaine conductibilité électrique ('). Voici comment était disposée l'expérience {/ig. 9).

(') P. Curie, Comptes rendus de l'Académie des Sciences, 17 février 1902.

RECHKRCHES SLR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 8

Le liquide à expérimenter est placé dans un vase métallique CDEF, dans lequel plonge un tube de cuivre mince AB ; ces deux pièces métalliques servent d'électrodes. Le vase est maintenu à un potentiel connu, au moyen d'une batterie de petits accumulateurs, dont un pôle est à terre. Le tube AB est en relation avec l'élec- Iromètre. Lorsqu'un courant traverse le liquide, on maintient l'électromèlre au zéro à l'aide d'un quartz piézoélectrique qui donne la mesure du courant. Le tube de cuivre

MNM'IN', relié au sol, sert de tube de garde pour empêcher le passage du courant à travers l'air. Une ampoule contenant le sel de barjum radifère peut être placée au fond du tube AB; les rayons agissent sur le liquide après avoir traversé le verre de l'ampoule et les parois du tube métallique. On peut encore faire agir le radium en plaçant l'ampoule en dessous de la paroi DE.

Pour agir avec les rayons de Rontgen, on fait arriver ces rayons au travers de la paroi DE.

L'accroissement de conductibilité par l'action des

rayons du radium ou des rayons de Rontgen semble se produire pour tous les diélectriques liquides; mais pour constater cet accroissement, il est nécessaire que la conductibilité propre du liquide soit assez faible pour ne pas masquer l'effet des rayons.

En opérant avec le radium et les rayons de Rontgen, M* Curie a obtenu des effets du même ordre de grandeur.

Quand on étudie avec le même dispositif la conductibilité de l'air ou d'un autre gaz sous l'action des rayons de Recquerel, on trouve que l'intensité du courant obtenu est proportionnelle à la diff'érence de potentiel entre les électrodes, tant que celle-ci ne dépasse pas quelques volts ; mais pour des tensions plus élevées, l'intensité du courant croît de. moins en moins vite, et le courant de satu- Uîation est sensiblement atteint pour une tension de loo volts.

Les liquides étudiés avec le même appareil et avec le même produit radiant très actif se comportent différemment; l'intensité du courant est proportionnelle à la tension quand celle-ci varie entre o et 4^0 volts, et cela même quand la distance des électrodes ne dépasse pas 6'"'" 4 On peut alors considérer la conductwité provoquée dans divers liquides par le rayonnement d'un sel de radium agissant dans les mêmes conditions.

Les nombres du Tableau suivant multipliés par io~'^ donnent la conductivité en mégohms pour i*^™' :

Sulfure de carbone 20

Éther de pétrole , i5

Amylène, i4

Chlorure de carbone 8

Benzine 4

Air liquide i ,3

Huile de vaseline 1,6

On peut cependant supposer que les liquides et les gaz se comportent d'une façon analogue, mais que, pour les

RECHERCHKS SUR LES SUBSTAJNCES RADIOACTIVES. 89

liquides, le courant reste proportionnel à la tension jusqu'à une limite bien plus élevée que pour les gaz. On pouvait, par analogie avec ce qui a lieu pour les gaz, chercher à abaisser la limite de proportionnalité en employant un rayonnement beaucoup plus faible. L'expérience a vérifié cette prévision ; le produit radiant employé était i5o fois moins actif que celui qui avait servi pour les premières expériences. Pour des tensions de 5o, loo, 200, 4oo volts, les intensités du courant étaient représentées respectivement par les nombres 109, i85, 255, 335. La proportionnalité ne se maintient plus, mais le courant varie encore fortement quand on double la différence de potentiel.

Quelques-uns des liquides examinés sont des isolants à peu près parfaits, quand ils sont maintenus à température constante, et qu'ils sont à l'abri de l'action des rayons. Tels sont : l'air liquide, l'éther de pétrole, l'huile de vaseline, l'amylène. Il est alors très facile d'étudier l'effet des rayons. L'huile de vaseline est beaucoup moins sensible à l'action des rayons que l'éther de pétrole. Il convient peut-être de rapprocher ce fait de la différence de volatilité qui existe entre ces deux hydrocarbures. L'air liquide qui a bouilli pendant quelque temps dans le vase d'expérience, est plus sensible à l'action des rayons que celui que l'on vient d'y verser; la conductivité produite par les rayons est de j plus grande dans le premier cas. M. Curie a étudié sur l'amylène et sur l'éther de pétrole l'action des rayons aux températures de H- 1 0° et de — 1 7^. La conductivité due au rayonnement diminue de -^ seulement de sa valeur, quand on passe de 10® à — 17".

Dans les expériences où l'on fait varier la température du liquide on peut, soit maintenir le radium à la température ambiante, soit le porter à la même température que le liquide ; on obtient le même résultat dans les deux cas. Gela tient à ce que le rayonnement du radium ne varie pas

QO M. CURIK.

avec la température, et conserve encore la même valeur même à la température de l'air liquide. Ce fait a été vérifié directement par des mesures.

Divers effets et applications de l'action ionisante des rayons émis par les substances radioactives. — Les rayons des nouvelles substances radioactives ionisent l'air fortement. On peut, par l'action du radium, provoquer facilement la condensation de la vapeur d^eau sursaturée, absolument comme cela a lieu par l'action des rayons cathodiques et des rayons Runlgen.

Sous l'influence des rayons émis par les substances radioactives nouvelles, la distance explosive entre deux conducteurs métalliques pour une différence de potentiel donnée se trouve augmentée; autrement dit, le passage de l'étincelle est facilité par l'action des rayons.

En rendant conducteur, par l'action des substances radioactives, l'air au voisinage de deux conducteurs métalliques, dont l'un est relié au sol et l'autre à un électromètre bien isolé, on voit l'électromètre-prendre une déviation permanente, qui permet de mesurer la force électromo- Irice de la pile formée par l'air et les deux métaux (force électromotrice de contact des deux métaux, quand ils sont séparés par l'air). Cette méthode de mesures a été employée par lord Kelvvin et ses élèves, la substance radiante étant l'uranium (*); une méthode analogue avait été antérieurement employée par M. Perrin qui utilisait l'action ionisante des rayons Rontgen (-).

On peut se servir des substances radioactives dans l'étude de l'électricité atmosphérique. La substance active est enfermée dans une petite boîte en aluminium mince, fixée à l'extrémité d'une tige métallique en relation avec

(') Lord Kelwin, Beattik et Smolan. .\atare, 1897. (-) Peiuun, Thèse de doctoral.

RECHERCHES SUR LES SLBSTAiNCES RADIOACTIVES. Ql

J'éleclromètre. L'air est rendu conducteur au voisinage de l'extrémité de la lige, et celle-ci prend le potentiel de l'air qui l'entoure. Le radium remplace ainsi avec avantage les flammes ou les appareils à écoulement d'eau de lord Kelwin, généralement employés jusqu'à présent dans l'étude de l'électricité atmosphérique (').

Effets de fluorescence , effets lumineux. — Les rayons émis par les nouvelles substancesradioactives provoquent la fluorescence de certains corps. M. Curie et moi, nous avons tout d'abord découvert ce phénomène en faisant agir le polonium au travers d'une feuille d'aluminium sur une couche de platinocjanure de baryum. La même expérience réussit encore plus facilement avec du baryum radifère suffisamment actif. Quand la substance est fortement radioactive, la fluorescence produite est très belle.

Un grand nombre de substances sont susceptibles de devenir phosphorescentes ou fluorescentes par l'action des rayons de Becquerel. M. Becquerel a étudié l'action sur les sels d'urane, le diamant, la blende, etc. M. Bary a montré que les sels des métaux alcalins et alcalino-terreux, qui sont tous fluorescents sous l'action des rayons lumineux et des rayons Rôntgen, sont également fluorescents sous l'action des rayons du radium (-). On peut également observer la fluorescence du papier, du coton, du verre, etc., au voisinage du radium. Parmi les difl'érentes espèces de verre, le verre de Thuringe est particulièrement lumineux. Les métaux ne semblent pas devenir lumineux.

Le platinocyanure de baryum convient le mieux quand on veut étudier le rayonnement des corps radioactifs par la méthode fluoroscopique. On peut suivre l'eflet des

( ' ) Paulsen, Rapports au Congrès de Physique, 1900. — VViTKOwsKt, Bulletin de l'Académie des Sciences de Cracovie, janvier 1902. (-) Bary, Comptes rendus, l. CXXX, 1900, p. 776.

rajons du radiiimàdes distances supérieures à 2*". Le sulfure de zinc phosphorescent est rendu extrêmement lumineux, mais ce corps a l'inconvénient de conserver la luminosité pendant quelque temps, après que l'action des rayons a été supprimée.

On peut observer la fluorescence produite par le radium quand l'écran fluorescent est séparé du radium par des écrans absorbants. Nous avons pu observer l'éclairement d'un écran au platinocyanure de baryum à travers le corps humain. Cependant, l'action est incomparablement plus intense, quand l'écran est placé tout contre le radium et qu'il n'en est séparé par aucun écran solide. Tous les groupes de rayons semblent capables de produire la fluorescence.

Pour observer l'action du polonium il est nécessaire de mettre la substance tout près de l'écran fluorescent sans interposition d'écran solide, où tout au moins avec interposition d'un écran très mince seulement.

La luminosité des substances fluorescentes exposées à l'action des substances radioactives baisse avec le temps. En même temps la substance fluorescente subit une transformation. En voici quelques exemples:

Les rayons du radium transforment le platinocyanure de baryum en une variété brune moins lumineuse (action analogue à celle produite par les rayons Ronlgen et décrite par M. Villard). Ils altèrent également le sulfate d'uranyle et de potassium en le faisant jaunir. Le platinocyanure de baryum transformé est régénéré partiellement par l'action de la lumière. Plaçons le radium au-dessous d'une couche de platinocyanure de baryum étalée sur du papier, le platinocyanure devient lumineux; si l'on maintient le système dans l'obscurité, le platinocyanure s'altère, et sa luminosité baisse considérablement. Mais, exposons le tout à la lumière; le platinocyanure est partiellement régénéré, et si l'on reporte le tout dans l'obscurilé, la

luminosité reparaît assez forte. Oq a donc, au moyen d'un corps fluorescent et d'un corps radioactif, réalisé un système qui fonctionne comme un corps phosphorescent à longue durée de phosphorescence.

Le verre, qui est rendu fluorescent par l'action du radium, se colore en brun ou en violet. En même temps, il devient moins fluorescent. Si l'on chaufî'e ce verre ainsi altéré, il se décolore, et en même temps que la décoloration se produit, le verre émet de la lumière. Après cela le verre a repris la propriété d'être fluorescent au même degré qu'avant la transformation.

Le sulfure de zinc qui a été exposé à l'action du radium pendant un temps suffisant s'épuise peu à peu et perd la faculté d'être phosphorescent, soit sous l'action du radium, soit sous celle de la lumière.

Le diamant est rendu phosphorescent par l'aclion du radium, et peut être distingué ainsi des imitations en strass, dont la luminosité est très faible.

Tous les composés de baryum radifère sont spontanément lumineux ('). Les sels haloïdes, anhydres et secs, émettent une lumière particulièrement intense. Cette luminosité ne peut être vue à la grande lumière du jour, mais on la voit facilement dans la demi-obscurité ou dans une pièce éclairée à la lumière du gaz. La lumière émise peut être assez forte, pour que l'on puisse lire en s'éclairant avec un peu de produit dans l'obscurité. La lumière émise émane de toute la masse du produit, tandis que, pour un corps phosphorescent ordinaire, lalumière émane surtout de la partie delà surface qui a été éclairée. A l'air humide les produits radifères perdent en grande partie leur luminosité, mais ils la reprennent par dessèchement (Giesel). La luminosité semble se conserver. Au bout de plusieurs

(') Curie, Société de Physique, 'i mars 1899. — Giesel, Wîed. Ann., t. LXIX, p. 91,

g/\ M. CURIK.

années aucune modification sensible ne semble s'être produite dans la luminosité de produits faiblement actifs, gardés en tubes scellés à l'obscurité. Avec du chlorure de baryum radifère, très actif et très lumineux, la lumière change de teinte au bout de quelques mois; elle devient plus violacée et s'affaiblit beaucoup; en même temps le produit subit certaines transformations ; en redissolvant le sel dans l'eau et en le séchant à nouveau, on obtient la luminosité primitive.

Les solutions de sels de baryum radifères, qui contiennent une forte proportion de radium, sont également lumineuses ; on peut observer ce fait en plaçant la solution dans une capsule de platine qui, n'étant pas lumineuse ellemême, permet d'apercevoir la luminosité faible de la solution.

Quand une solution de sel de baryum radifère contient des cristaux qui s'y sont déposés, ces cristaux sont lumineux au sein de la solution, et ils le sont bien plus que la solution elle-même, de sorte que, dans ces conditions, ils semblent seuls lumineux.

M. Giesel a préparé du platinocyanure de baryum radifère. Quand ce sel vient de cristalliser, il a l'aspect du platinocyanure de baryum ordinaire, et il est très lumineux. Mais peu à peu le sel se colore spontanément et prend une teinte brune, en même temps que les cristaux deviennent dichroïques. A cet état, le sel est bien moins lumineux, quoique sa radioactivité ait augmenté ('). Le platinocyanure de radium, préparé par M. Giesel, s'altère encore bien plus rapidement.

Les composés de radium constituent le premier exemple de substances spontanément lumineuses.

Dégagement de chaleur par les sels de radium. —

(') OiESET-, Wied. Anri., t. L\TX. p. 91,

RECHKIICHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. ()5

Tout récemment, MM. Curie et Laborde ont trouvé que les sels de radium sont le siège d^ un dégagement de chaleur spontané et continu (*). Ce dégagement de chaleur apour effet de maintenir les sels de radium à une température plus élevée que la température ambiante; un excès de température de i°, 5 a été observé. Cet excès de température dépend d'ailleurs de l'isolement thermique de la substance. MM. Curie et Laborde ont mesuré le débit de chaleur du radium. Us ont trouvé que ce débit est de l'ordre de grandeur de loo petites calories par gramme de radium et par heure. Un atome-gramme (225^) de radium dégagerait en une heure 22 5oo''"', soit une quantité de chaleur comparable à celle qui est produite par la combustion d'un atome-gramme (i^) d'hydrogène. Un débit de chaleur aussi considérable ne saurait être expliqué par aucune réaction chimique ordinaire, et cela d'autant plus que l'état du radium semble rester le même pendant des années. On pourrait penser que le dégagement de chaleur est dû à une transformation de l'atome de radium lui-même, transformation nécessairement très lente. S'il en était ainsi, on serait amené à conclure que les quantités d'énergie mises enjeu, dans la formation et dans la transformation des atomes, sont considérables et dépassent tout ce qui nous est connu.

Effets chimiques produits par les nouvelles substances radioactives. Colorations. — Les radiations émises par les substances fortement radioactives sont susceptibles de provoquer certaines transformations, certaines réactions chimiques. Les rayons émis par les produits radifères exercent des actions colorantes sur le verre et la porcelaine (2).

(') Curie et Laborde, Comptes rendus, 16 mars igoS. (^) M. et M™* Curie, Comptes rendus, t. CXXIX, novembre 1899, p. 823.

La coloration du verre, généralement brune ou violette, est très intense; elle se produit dans la masse même du verre, elle persiste après l'éloignement du radium. Tous les verres se colorent en un temps plus ou moins long, et la présence du plomb n'est pas nécessaire. 11 convient de rapprocher ce fait de celui, observé récemment, de la coloration des verres des tubes à vide producteurs des rayons de Rontgen après un long usage.

M. Giesel a montré que les sels haloïdes cristallisés des métaux alcalins (sel gemme, sylvine) se colorent sous rinfluence du radium, comme sous l'action des rayons cathodiques. M. Giesel montre que l'on obtient des colorations du même genre en faisant séjourner les sels alcalins dans la vapeur de sodium ( ' ).

J'ai étudié la coloration d'une collection de verres de composition connue, qui m'a été obligeamment prêtée à cet effet par M. Le Chatelier. Je n'ai pas observé de grande variété dans la coloration. Elle est généralement violette, jaune, brune ou grise. Elle semble liée à la présence des métaux alcalins.

Avec les sels alcalins purs cristallisés on obtient des colorations plus variées et plus vives; le sel, primitivement blanc, devient bleu, vert, jaune brun, etc.

M. Becquerel a montré que le phosphore blanc est transformé en phosphore rouge par l'action du radium.

Le papier est altéré et coloré par l'action du radium. Il devient fragile, s'effrite et ressemble enfin à une passoire criblée de trous.

Dans certaines circonstances il y a production d'ozone dans le voisinage de composés très actifs. Les rayons qui sortent d'une ampoule scellée, renfermant du radium, ne produisent pas d'ozone dans l'air qu'ils traversent. Au contraire, une forte odeur d'ozone se dégage quand on

(') Giesel, Soc. de Phys. allemande; janvier 1900.

HEr.lIERr.IIKS SUR LES SUUST.VNCES 11 ADIOACTI VES . ()"

ouvre l'ampoule. D'une mani(jre générale l'ozone se produit dans l'air, quand il j a communication directe enlre celui-ci et le radium. La communication par un conduit même extrêmement élroit est suffisante; il semble que la production d'ozone soit liée à la propagation de la radioactivité induite, dont il sera question plus loin.

Les composés radifères semblent s'altérer avec le temps, sans doute sous l'action de leur propre radiation. On a vu plus haut que les cristaux de chlorure de baryum radifères qui sont incolores au moment du dépôt prennent peu à peu une coloration tantôt jaune ou orangée, tantôt rose; cette coloration disparaît par la dissolution. Le chlorure de barjum radifère dégage des composés oxygénés du chlore : le bromure dégage du brome. Ces transformations lentes s'affirment généralement quelque temps après la préparation du produit solide, lequel, en même temps, change d'aspect et de couleur, en prenant une teinte jaune ou violacée. La lumière émise devient aussi plus violacée.

Une solution de sel de radium dégage de l'hjdrogène (Giesel).

Les sels de radium purs semblent éprouver les mêmes transformations que ceux qui contiennent du baryum. Toutefois les cristaux de chlorure, déposés en solution acide, ne se colorent pas sensiblement pendant un temps qui est suffisant, pour que les cristaux de chlorure de baryum radifères, riches en radium, prennent une coloration intense.

Production de thermoluminescence. — Cerla'ms corps, tels que la fluorine, deviennent lumineux quand on les chauffe; ils sont thermoluminescents; leur luminosité s'épuise au bout de quelque temps; mais la faculté de devenir de nouveau lumineux par la chaleur est restituée à ces corps par l'action d'une étincelle et aussi par l'action C. 7

du ladlam. Le radium peut donc resliuier à ces corps leurs propriétés ihermoluminescentes ('). Lors de la chauffe la fluorine éprouve une transformation qui est accompagnée d'une émission de lumière. Quand la fluorine est ensuite soumise à l'action du radium, une transformation se refait en sens inverse, et elle est encore accompagnée d'une émission de lumière.

Un phénomène absolument analogue se produit pour le verre exposé aux rayons du radium. Là aussi une transformation se produit dans le verre, pendant qu'il est lumineux sous l'action des rayons du radium; cette transformation est mise en évidence par la coloration qui apparaît et augmente progressivement. Quand on chauffe ensuite le verre, ainsi modifié, la transformation inverse se produit, la coloration disparaît, et ce phénomène est accompagné de production de lumière. Il paraît fort probable qu'il y a là une modification de nature chimique, et la production de lumière est liée à cette modification. Ce phénomène pourrait être général. Il pourrait se faire que la production de fluorescence par l'action du radium et la luminosité des substances radifères fussent nécessairement liées à un phénomène de transformation chimique ou physique de la substance qui émet la lumière.

Radiographies. — L'action radiographique des nouvelles substances radioactives est très intense. Toutefois la manière d'opérer doit être très différente avec le polonium et le radium. Le polonium n'agit qu'à très petite distance, et son action est considérablement affaiblie par des écrans solides; il est facile de la supprimer pratiquement au moyen d'un écran peu épais (i'"™ de verre). Le radium agit à des distances considérablement plus grandes. L'action radiographique des rayons du radium

(') Becquerel, Rapports au Congrès de Physique, 1900.

RECHERCHES SLR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. ()()

s'observe à plus de 2"' de distance dans l'air, et cela même quand le produit radiant est enfermé dans une ampoule de verre. Les rayons qui agissent dans ces conditions appartiennent aux groupes ^ et y. Grâce aux difTcrcnces qui existent entre la transparence de diverses matières pour les rayons, on peut, comme avec les rayons Rontgen,

Fis. lo.

Radiographie obtenue avec les rayons du radium.

obtenir des radiographies de divers objets. Les métaux sont, en général, opaques, sauf l'aluminium qni est très transparent. Il n'existe pas de différence de transparence notable entre les chairs et les os. On peut opérer à grande distance et avec des sources de très petites dimensions; on a alors des radiographies très fines. Il est très avanta-

lOO M. CURIE.

geiix, pour la beauté des radiographies, de renvoyer les rayons ,3 décote, au moyen d'un champ magnétique, etde n'utiliser que les rayons y. Les rayons jj, en traversant l'objet à radiographier, éprouvent, en effet, une certaine diffusion et occasionnent un certain flou. En les supprimant, on est obligé d'employer des temps de pose plus grands, mais les résultats sont meilleurs. La radiographie d'un objet, tel qu\in porte-monnaie, demande un jour avec une source radiante constituée par quelques centigrammes de sel de radium, enfermé dans une ampoule de verre et placé à 1™ de la plaque sensible, devant laquelle se trouve l'objet. Si la source est à ao*"* de distance de la plaque, le même résultat est obtenu en une heure. Au voisinage immédiat de la source radiante, une plaque sensible est instantanément impressionnée.

Effets pliysiologiques. — Les rayons du radium exercent une action sur l'épiderme. Cette action a été observée par M. Walkhoff et confirmée par M. Giesel, puis par MM. Becquerel et Curie (*).

Si l'on place sur la peau une capsule en celluloïd ou en caoutchouc mince renfermant un sel de radium très actif et qu'on l'y laisse pendant quelque temps, une rougeur se produit sur la peau, soit de suite, soit au bout d'un temps qui est d'autant plus long que l'action a été plus faible et moins prolongée; cette tache rouge apparaît à l'endroit qui a été exposé à l'action; l'altération locale de la peau se manifeste et évolue comme une brûlure. Dans certains cas il se forme une ampoule. Si l'exposition a été prolongée, il se produit une ulcération très longue à guérir. Dans une expérience, M. Curie a fait agir sur son bras un produit radiant relativement peu actif pendant

(') Walkhoff, Phot. Ranci se hau, octobre 1900. — Gieskl, Berichte d. deutsch. cliem. GeselL, t. XXlïI. — l^EcnuKURL cl Cunii:, Comptes rendus, t. CXWII, p. 1289.

RF.CHKllCHES SUR LES SUBSTANCES IV VDIOACTl V KS. 10 i

10 heures. La rougeur se manifesta de suite, et il se forma plus tard une plaie qui mit 4 mois à guérir. L'épiderme a été détruit localement, et n'a pu se reconstituer à l'état sain que lentement et péniblement avec formation d'une cicatrice très marquée. Une brûlure au radium avec exposition d'une demi-heure apparut au bout de i5 jours, forma une ampoule et guérit en i5 jours. Une autre brûlure, faite avec une exposition de 8 minutes seulement, occasionna une tache rouge qui apparut au bout de 2 mois seulement, et son effet fut insignifiant.

L'action du radium sur la peau peut se produire à travers les métaux, mais elle est affaiblie. Pour se garantir de l'action, il faut éviter de garder longtemps le radium sur soi autrement qu'enveloppé dans une feuille de plomb.

L'action du radium sur la peau a été étudiée par M. le D^" Daulos, à l'hôpital Saint-Louis, comme procédé de traitement de certaines maladies de la peau, procédé comparable au traitement par les rayons Runtgen ou la lumière ultra-violette. Le radium donne à ce point de vue des résultats encourageants; l'épiderme partiellement détruit par l'action du radium se reforme à l'état sain. L'action du radium est plus profonde que celle de la lumière, et sou emploi est plus facile que celui de la lumière ou des rayons Roiilgen. L'étude des conditions de l'application est nécessairement un peu longue, parce qu'on ne peut se rendre compte immédiatement de l'effet de l'application.

M. Giesela remarqué l'action du radium sur les feuilles des plantes. Les feuilles soumises à l'action jaunissent et s'effritent.

M. Giesel a également découvert l'action des rayons du radium sur l'œil ('). Quand on place dans l'obscurité un produit radiant au voisinage de la paupière fermée ou

(') GiKSKL, Naturforsclierrersamndung, Munchen, 1899.

I02 M. CURIK.

de la lempe, on a la sensation d'une lumière qui remplit l'œil. Ce phénomène a été étudié par MM. Himstedt et Nagel(*). Ces physiciens ont montré que tous les milieux de l'œil deviennent fluorescents par l'action du radium, et c'est ce qui explique la sensation de lumière perçue. Les aveugles, chez lesquels la rétine est intacte, sont sensibles à l'action du radium, tandis que ceux dont la rétine est malade n'éprouvent pas la sensation lumineuse due aux rajons.

Les rayons du radium empêchent ou entravent le développement des colonies microbiennes, mais cette action n'est pas très intense (2).

Récemment, M. Danysz a montré que les rajons du radium agissent énergiquement sur la moelle et sur le cerveau. Après une action d'une heure, des paralysies se produisent chez les animaux soumis aux expériences, et ceux-ci meurent généralement au bout de quelques jours (=*).

Action de la température sur le rayonnement. — On n'a encore que peu de renseignements sur la manière dont varie l'émission des corps radioactifs avec la température. Nous savons cependant que l'émission subsiste aux basses températures. M. Curie a placé dans l'air liquide un tube de verre qui contenait du chlorure de baryum radifère ('•). La luminosité du produit radiant persiste dans ces conditions. Au moment où l'on retire le tube de l'enceinte fioide, il paraît même plus lumineux qu'à la température ambiante. A la température de l'air liquide, le radium continue à exciter la fluorescence du sulfate d'uranyle et de potassium. M. Curie a vérifié par

(') Himstedt et Nagel, Ann. der Physik, t. IV, 1901.

(-) AscHKiNASs et Caspari, Ann, der Physik, t. VI, 1901, p. 570.

(^) Danysz, Comptes rendus, 16 février 1903.

(^) Curie, Société de Physique, 2 mars 1900.

IIECHEIICHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. I o3

des mesures électriques que le rayonnement, mesuré à une certaine distance de la source radiante, possède la même intensité quand le radium est à la température ambiante, ou quand il est dans une enceinte à la température de l'air liquide. Dans ces expériences, le radium était placé au fond d'un tube fermé à un bout. Les rayons sortaient du tube par le bout ouvert, traversaient un certain espace d'air et étaient recueillis dans un condensateur. On mesurait l'action des rayons sur l'air du condensateur, soit en laissant le tube dans l'air, soit en l'entourant d'air liquide jusqu'à une certaine hauteur. Le résultat obtenu était le même dans les deux cas.

Quand on porte le radium à une température élevéC;, sa radioactivité subsiste. Le chlorure de baryum radifère qui vient d'être fondu (vers Soo*^) est radioactif et lumineux. Toutefois, une chauffe prolongée à température élevée a pour effet d'abaisser temporairement la radioactivité du produit. La baisse est très importante, elle peut constituer ^5 pour loo du rayonnement total. La baisse proportionnelle est moins grande sur les rayons absorbables que sur les rayons pénétrants, qui sont sensiblement supprimés par la chauffe. Avec le temps, le rayonnement du produit reprend l'intensité et la composition qu'il avait avant la chauffe ; ce résultat est atteint au bout de 2 mois environ à partir de la chauffe.

10/| M. CUUIE.