Recherches sur les substances radioactives nouvelles.

EN COLLABORATION AVEC M M.-S. CURIE.

Ces recherches ont leur point de départ dans les travaux de M. Becquerel sur les rayons nouveaux émis spontanément par l’uranium et ses composés. Les rayons émis traversent les corps opaques à la lumière ; ils impressionnent les plaques photographiques et rendent l’air conducteur de l’électricité.

Les recherches de M. Becquerel, de M. Schmidt, de M Curie ont établi que la radioactivité est une propriété atomique attachée aux atomes d’uranium et de thorium. M Curie a montré par de nombreuses mesures que le rayonnement de l’uranium est constant et reprend la même valeur quand, après diverses transformations chimiques et physiques, la substance reprend son état initial. De tous les corps connus, l’uranium, le thorium et leurs composés s’étaient seuls montrés radioactifs. Les matières qui renferment ces métaux émettent un rayonnement d’autant plus faible qu’elles contiennent une plus forte proportion de substances inactives.

M Curie avait remarqué cependant que certains minéraux contenant de l’uranium et du thorium sont plus actifs que ces métaux eux-mêmes. Nous avons recherché si ces minéraux (pechblende, chalcolite, etc.) contiennent en petite proportion quelque substance nouvelle fortement radioactive. L’expérience a confirmé cette prévision.

La méthode de recherche que nous avons employée rappelle celle fournie par l’analyse spectrale. On opère des séparations chimiques au moyen de certains réactifs ; puis on recherche avec un dispositif électrométrique quels sont, parmi les produits séparés, ceux qui rendent l’air conducteur de l’électricité. L’électromètre devient ainsi l’auxiliaire indispensable de la recherche.

Nous avons d’abord séparé un nouveau corps extrêmement actif, qui est voisin du bismuth par ses propriétés chimiques, et nous avons appelé polonium cette espèce de bismuth actif. Puis nous avons (en collaboration avec M. Bémont) isolé un nouveau corps, le radium, excessivement actif. Le radium est un nouveau corps simple  ; il a été isolé à l’état de sel pur ; c’est l’homologue supérieur du baryum dans la série des métaux alcalino-terreux. Son poids atomique, déterminé récemment par M Curie, est environ 223 (recherche encore inédite). M. Demarçay a découvert et étudié le spectre du radium, qui est différent de celui de tous les autres corps et qui caractérise le nouvel élément. Enfin, M. Debierne a séparé un troisième corps extrêmement actif, l’actinium, voisin du thorium par ses propriétés. Le polonium et l’actinium sont deux substances nouvelles fortement radioactives et fort curieuses par les particularités de leur rayonnement, qui diffère de celui du radium, mais l’existence de deux nouveaux corps simples correspondants n’est encore nullement prouvée. Les trois nouvelles substances se trouvent en proportion extraordinairement faible dans les minerais d’où on les retire, et leur extraction représente un travail coûteux et pénible (une tonne de minerai renferme environ 2 de radium).

Les rayons émis par le radium ont été étudiés par MM. Becquerel, Giesel, Meyer et Schweidler, Elster et Geitel, Kauffmann, Himstedt, par M Curie et par moi-même. Il serait trop long d’expliquer ici la part due à chacun et de décrire les dispositifs expérimentaux que nous avons employés. Les rayons du radium sont un million de fois plus intenses que ceux émis par l’uranium. Les rayons du radium se propagent rectilignement ; ils ne se réfléchissent pas, ne se réfractent pas. Ils agissent sur les plaques photographiques et rendent l’air conducteur de l’électricité. Ils sont formés d’un mélange de rayons analogues aux rayons de Röntgen (non déviables par un champ magnétique), et de rayons analogues aux rayons cathodiques, déviables par un champ magnétique. Les rayons analogues aux rayons cathodiques dévient aussi sous l’action du champ électrique et entraînent avec eux de l’électricité négative.

Un sel de radium, dans une ampoule scellée isolante, émet à l’extérieur de l’électricité négative et se charge spontanément d’électricité positive : c’est le premier exemple d’un corps se chargeant spontanément d’électricité.

Les rayons du radium sont formés d’un mélange de rayons de pénétrations très diverses ; certains d’entre eux sont arrêtés par une lame d’aluminium de 1/100 de millimètre d’épaisseur ; d’autres traversent plusieurs centimètres de plomb et font sentir leur action à plusieurs mètres de distance dans l’air.

Les rayons du radium provoquent la fluorescence d’un grand nombre de corps qui deviennent lumineux sous leur action. (Nous citerons les sels alcalins, les sels alcalino-terreux, les sels d’urane, le verre, le papier, la peau, etc. Mais le platinocyanure de baryum, le sulfure de zinc phosphorescent, le diamant sont particulièrement brillants.) Les corps rendus lumineux s’altèrent, changent de teinte et finissent par perdre à la longue leur propriété phosphorescente. Les sels alcalins se colorent alors en bleu, en vert ou en noir, le verre en violet ou en noir, etc.

Les sels de radium sont spontanément lumineux ; on peut admettre que leur rayonnement de Becquerel provoque sur eux-mêmes la phosphorescence.

Lorsque l’on place devant l’œil une boîte fermée, opaque pour la lumière, et renfermant du radium, on voit une lueur générale qui semble venir de tous les côtés (fig. 10). Cet effet est dû à l’action des rayons invisibles du radium sur les milieux de l’œil, qui deviennent phosphorescents et émettent de la lumière.

Fig. 10.
Radiographie obtenue avec les rayons du radium.

Les rayons du radium agissent sur l’épiderme, le rendent phosphorescent et déterminent des brûlures persistantes formant des plaies difficiles à guérir.

Les rayons du radium rendent conducteurs de l’électricité un certain nombre de liquides diélectriques, tels que l’éther de pétrole, l’huile de vaseline, l’amylène, le sulfure de carbone, l’air liquide.

La spontanéité et la constance parfaite du rayonnement de l’uranium et du radium sont des causes d’étonnement profond ; on est obligé d’imaginer qu’il y a eu là autrefois un assez grand emmagasinement d’énergie sous une forme qui nous est inconnue, ou bien qu’il y a actuellement dans l’espace des sources d’énergie qui nous échappent et que ces corps savent utiliser.