RADIOACTIVITE DU SOL ET DE L ATMOSPHERE
loi de variation peut s'écarter plus ou moins d'une loi de proportionnalité et affecter une tendance plus ou moins marquée vers une valeur limite.
"l'-ld. Influence des parois sur l'ionisation en vase clos. — Le
nombre d'ions produits par centiinètre cube et par seconde dans un vase clos dépend de la nature de la paroi. Ce fait a été mis en évidence par M. Strutt (') qui a indiqué pour l'ionisation dans des vases de nature différente les valeurs relatives suivantes :
Etain. . 3,3
Etain (autre échantillon i 2,3
Zinc 1,2
Plomb 2,2
Cuivre 2,3
Aluminium 1,4
Platine, divers échantillons 2,0 à 3,9
Ainsi l'ionisation varie avec la matière utilisée et, de plus, elle est variable pour divers échantillons d'une même matière.
Plusieurs autres observateurs ont trouvé des résultats analogues, et parmi les divers métaux le plomb s'est montré particulièrement actif^ sans que cependant les divers échantillons de plomb manifestent des effets bien comparables. M. Eve (-) a trouvé une production d'environ ((.j ions par centimètre cube dans un vase en plomb et une production d'environ ai ions par centimètre cube dans des vases en cuivre, zinc, aluminium, fer, fer étamé ; entre ces métaux on ne constatait pas de différence nette. M. Me Lennan (^), opérant avec des récipients cylindriques de 24"'" de diamètre et de ôo*^" de longueur, a trouvé une production de 1 3,6 ions par centimètre cube dans le cas de l'aluminium et une production de 28 à 160 ions par centimètre cube dans le cas du plomb. Des expériences ultérieures ont donné, comme valeurs minima de la production dans une même chambre d'ionisation transportée à des endroits différents, les valeurs suivantes :
(') Strutt, P/iil. .Uag., 190'j.
{-) Eve, P/u7. Mag., 1908.
(3) Me Le.\n.\x, Phys. Zeit., 1908 ; Phil. Mag., 1907.
Sur la ylace de Toronto Bai, Laboratoire de Toronto. sur le lac Ontario.
Plomb i5,3 Plomb 8,C)
Zinc i3,4 Zinc (l.o
Aluminium 17., 3 Aluminium '>, J"'
Les nombres obtenus en un même endroit pour des métaux différents n'offrent pas entre eux de différences bien grandes, et ces différences sont de l'ordre de grandeur de celles obtenues avec les divers échantillons d'un même métal. Les nombres obtenus sur le lac Ontario sont notablement plus faibles que ceux obtenus à Toronto et comptent parmi les ionisations les plus faibles qui aient été observées en vase clos. Ce fait est attribué par M. Me Lennan à l'action des eaux du lac qui^ étant exemptes de matières radioactives^ forment écran contre la radiation pénétrante du sol ; dans ces eaux la présence de l'émanation du radium n'a pu être décelée, et l'on a vérifié par une expérience directe cju'une profondeur d'eau de 3"'^65 ne laisse passer que 0,2 pour 100 de l'intensité des rayons y émis par une ampoule à radium immergée. Ces expériences montrent que le rayonnement pénétrant de la croûte terrestre joue un rôle important dans la production d'ions en vase clos, et que cette production peut se trouver fortement réduite quand on supprime ce rayonnement dans la mesure du possible. Il reste cependant une ionisation résiduelle qui varie un peu avec la nature du vase.
Les différences observées entre les métaux peuvent provenir soit d'une radiactivité propre de ces derniers, soit d'effets secondaires variables d'un métal à l'autre et dus à l'action des rayons pénétrants extérieurs. Les résultats indiqués ci-dessous montrent que le nombre d'ions produit dans des récipients de même forme mais de nature différente, par les rayons y du radium agissant de l'extérieur, dépend de la nature du métal utilisé autrement que par suite de l'absorption exercée par les parois :
Substance. Ions par cm' et sec.
mm
Eve. ,
Plomb, épaisseur 1,60 jjo
Zinc, » 0,57 35 1
Cuivre, » Oj'JJ 345
Fer, " 0,0 32o
Aluminium, » o, | '97
Fer étamé, » 0,4 44'*^
RAI)IOAi;T[VITÉ du sol et de l'atmosphère. 325
On voit que. par exemple, l'ionisation due à l'action des rayons y est plus intense dans le récipient en plomb que dans celui en aluminium, la différence ne pouvant être attribuée qu'à un effet secondaire.
Il est^ d'autre part, naturel d'attribuer à la radioactivité des parois les différences de l'ionisation qui reste après que l'effet du rayonnement pénétrant extérieur a été fortement diminué, et aussi les grands excès d'ionisation tels qu'on les observe quelquefois avec des vases en plomb.
M. Campbell (') a fait une étude des différents métaux en mesurant l'ionisation entre deux plateaux parallèles dont on pouvait faire varier la distance. La nature des phénomènes observés est mise en évidence par les courbes de la figure igi. Quand on
Distance en an. entre /es parois mobiles
augmente la distance des plateaux, l'ionisation croît d'abord rapidement, puis plus lentement et la loi d'accroissement limite est une loi linéaire. Cette loi de variation est analogue à celle qu'on observe quand on fait varier la pression du gaz dans le récipient ;
(') Campbell, Phil. Mag., 1906.
CHAPITHE XVII.
elle indique la présence de deux types de radiation; un rayonnement absorbable et un rayonnement pénétrant. En diminuant dans la mesure du possible l'influence du rayonnement pénétrant extérieur par des écrans absorbants convenablement disposés^ on
Distance des plateaux mobiles en cm.
constatait que cette diminution n'avait pas pour effet de modifier la forme des courbes obtenues. Ces courbes sont reproduites dans
Fig. 192 b.
D/stance des plateaux mobiles en cm.
les figures 192 a et h. Les courbes tracées en traits ponctués représentent la différence des ionisations obtenues sans écran et
lUDiovcnviTK i)L SOI. i:t ue l'vtmosphèhk. 627
avec écran^ c'est-à-dire l'ionisation, attribuable au rayonnement extérieur et aux rayons secondaires produits par ce rayonnement; ces courl:)es indiquent que le fer émet des rayons secondaires absorbables^ tandis que l'aluminium n'en émet pas. Des essais d'interprétation de ces résultats ont conduit M. Campbell à admettre que chaque métal émet un rayonnement propre qui comporte l'émission de rayons 7. d'un parcours déterminé et variable avec la nature du métal.
230. La radioactivité des métaux est-elle une propriété spécifique du métal? — Les expériences exposées dans le paragraphe précédent prouvent que les métaux possèdent^ dans certains cas^ une faible radioactivité. Cependant il ne résulte pas de là que cette radioactivité appartienne en toute certitude au métal lui-même, et non à des traces de matière radioactive qui y sont contenues. Si la radioactivité des métaux était une propriété atomique, on aurait là un argument très puissant en faveur d'une radioactivité générale de la matière.
Rappelons d'abord qu'il s'agit ici d'une radioactivité très faible, représentée au plus par la production de quelques ions par centimètre cube et par seconde. Dans un récipient de forme cubic[ue et d'un litre de volume, comptons, par exemple, 6000 ions produits par seconde, soit 1 o ions pour chac[ue centimètre carré de surface de la paroi. Une particule a produisant environ 200 000 ions, on voit que l'émission d'une particule a par centimètre carré de surface en 5 heures 00 minutes suffirait pour produire la conductibilité considérée. La radioactivité ainsi observée est 100 000 fois plus faible que celle de T uranium, et l'on voit combien il est difficile d'établir qu'elle n'est pas due à la présence de traces de matières radioactives qui sont si répandues à la surface de la terre.
A la suite de diverses expériences exécutées au laboratoire Cavendish, M. J.-J. Thomson et MM. Campbell et Wood se sont montrés favorables à l'opinion que la radioactivité est une propriété atomique des métaux ('). On vient de voir que, d'après M. Campbell, chaque métal émet des rayons a d'un parcours déterminé. Dans d'autres expériences (-). ce même physicien
( ' ) /.e ItacUitm, 1904.
(■-) Campbell, Soc. Phil. Çamb., 1906.
5'28 CHAPITRK WII.
introduisait dans une chambre d'ionisation une coupelle contenant la matière étudiée^ et mesurait l'accroissement de l'ionisation déterminé par l'introduction de la substance. L'effet des métaux était apprécié par différence avec celui du verre, car cette matière bien nettoyée se montrait très peu active par rapport aux métaux. Le plomb et les sels de plomb se sont montrés particulièrement actifs ; une faible activité était ainsi observée avec les composés d'étain et du bismuth. L'activité semblait proportionnelle à la teneur en métal, et l'on en concluait qu'elle était une propriété atomique de ce dernier.
Diverses expériences ont été faites pour mettre en évidence un dégagement d'émanation radioactive par les substances étudiées. Ces expériences n'ont pas conduit à des résultats bien établis. On a constaté, en particulier, que le plomb, qui est particulièrement actif, ne contient pas de traces de radium susceptibles d'être décelées par son émanation.
Des travaux effectués ultérieurement ont toutefois mis hors de doute que la radioactivité élevée du plomb est due à la présence dans ce métal d'une impureté radioactive. MM. Elster et Geitel (') ont soumis le plomb à un traitement chimique et ont prouvé que ce corps contient du radium D, du radium E et du radium F. La radioactivité du plomb est donc due principalement au polonium qui y est contenu à l'état de trace. En utilisant les procédés de séparation applicables au polonium (par exemple, la cristallisation du chlorure de plomb dans l'eau additionnée d'acide chlorhydrique), on peut obtenir une substance 3oo fois plus active que l'oxyde de plomb primitif. L'identité de cette substance avec le polonium a été établie par l'étude de la loi de décroissance avec le temps et par la mesure approchée du parcours des rayons a.
Conformément à ces résultats, M. McLennan (-) a constaté que le rayonnement du plomb est très absorbable et que les échantillons de sources différentes donnent des effets très différents, de sorte que la radioactivité n'est pas proportionnelle à la teneur en métal et ne peut être considérée comme une propriété de ce dernier. L'impureté radioactive est répandue dans le volume de la
( ') Elster el Geitkl, Phys. Zeit., 1907. (-) Me Lennan, l'hil. Mag., 1907.
RADIOACTIVITÉ DU SOL KT DE L ATMOSPHÈRE. SîQ
substance en proportion variable suivant les échantillons. M. Me Lennan a trouvé, de plus, que l'ionisation dans des récipients clos peut être réduite à des valeurs très faibles et très peu différentes pour les différents métaux (§ !221)) et a conclu de ces expériences que les métaux ne doivent pas émettre de radiation intrinsèque appréciable.
Le plomb étant le plus actif des métaux étudiés^ et l'expérience ayant montré que ce métal ne peut être considéré comme actif par lui-même, la démonstration de l'activité propre des autres métaux denses paraît douteuse et ne saurait être considérée comme établie. Cependant, au cours de leurs expériences, MM. Campbell et Wood ont aussi annoncé l'existence d'une faible radioactivité des sels alcalins, et ce fait a été confirmé en ce qui concerne le potassium et le rubidium.
231. Radioactivité du potassium et du rubidium. — MM. Campbell et Wood (') ont constaté que les sels de potassium sont environ lo fois plus actifs que le plomb. L'activité des sels de diverses provenances s'est montrée très comparable ; elle est environ i ooo fois plus petite que celle de l'uranium. Les rayons émis semblaient du genre 3, étant bien plus pénétrants que ceux du plomb, mais moins pénétrants que les rayons 3 du thorium.
Ces résultats ont été confirmés par MM. Levin et Ruer (-) qui ont obtenu avec les sels de potassium des impressions photographiques. L'impression obtenue en K)0 jours sur une plaque enveloppée de papier noir est comparable en intensité à celle qu'on obtient avec l'oxyde d'uranium en 5 heures. Tous les sels de potassium donnent des effets comparables, environ i ooo fois plus faibles que que ceux produits par l'uranium.
De nombreuses mesures effectuées par M. Campbell (■') ont montré que la radioactivité des sels de potassium peut être considérée comme proportionnelle, au moins approximativement, à la teneur en potassium. Ce fait est favorable à la supposition que la radioactivité est une propriété atomique du potassium ou d'un métal qui
(') Campbell et Wood, Soc. Phil. Camb., 1906.
(-) Levin et Ruer, Phys. Zeit., 1908.
(^) Campbell, Froc. Camb. Phil. Soc, 190S.
c. — II. 34
