r i ^ // >^ ^/ \^ ■f> ¥tt- >r,.ji é .\ i-. \ x^ 1 C i;v ^ Vf '' \ <^<À \ w t \l«ï,* x^ HARVARD MEDICAL LIBRARY RONTGEN THE LLOYD E. HAWES COLLECTION IN THE j HISTORY OF RADIOLOGY 1 <^ Harvard Médical Library in the Francis A. Countway Library of Medicine --Boston VERITATEM PERMEDICIXAM QJJ/^RAMUS D ORDIIF Il:i7. THÈSES l'lU-;Si;\ I KK: A LA FACULTE DES SCIENCES DE PARIS FOUR OBTENIR LK GRADE DE DOCTEUR ES SCIENCES PHYSIQUES, M'' SKLODOWSKA CURIE. 1" THÈSE. — Recherches ACTIVES. 2' THÈSE, - PhoposiTiox SUBSTANCES RADIO- Soutenues le juin 1903 devant la Commission d'Examen. MiM. Lli^FMA.NN, Président. BOUTY, MOISSAN, FTamînateui PARIS, GAUTHIER-VILURS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L'ÉCOLE POLYTECHNIQUE, Quai des Grands-Augustins, 55. 1903 ^i ^^ZJ^y^..-^. S^^-^^^ r ° d'orduk 1127. "—--^ PRÉSENTÉES THÈSES A LA FACULTÉ DES SCIENCES DE PAHIS POUa OBTKNIR JJi; GRADE DE DOCTEUR ES SCIENCES PHYSIQUES, M-^ SKLODOW^SKA CURIE. l"* THÈSE. — Keciierches sur les substances radio- actives. 2' THÈSE. - Propositions données par la Faculté. Soutenues le juin 1903, devant la Commission d'Examen. Al M. LIPPMANN, Président. BOUTY, MOISSAN, Examinateiiis. PARJS, GAUTHIER- VILLARS, IMPRIMEUR-LIBRAIRE DU BUREAU DES LONGITUDES, DE l'ÉCOLE POL Y T E C H N I Q U K, Ouai des Grands-Augustins, 55. 1903 UNIVERSITÉ DE PARIS. FACULTÉ DES SCIENCES DE PARIS, Doyen Doyen honoraire.. . . Professeur honoraire Professeurs Professeurs adjoints MM. P. APPEL! G. DAHBOUX. Prolesscm L. TROOST. QPPMANN BOUTV DUCLAUX BOUSSINESQ PICARD H. POINGARÉ Yves DELAGE G. BONNIER DASTRE ] DITTK I MUNIER-GIIALMAS .. ' GIAIiD ! WOLP... KOENIGS VELAIN... GOURSAT CHATIN PELLAT IIALLER II. MOISSW JOANNIS ' P. JANET... I I WALLERÂNT. i N PUISEUX RIBAN RAFFY LEDUC HAUG HADAMARD. Secrétaire. ANDOYER... A. GUILLET. Mécanique rationn. Géoinétiie super. Physique. Physique. Chimie biologique. Physique inathéina- tique et Calcul de> probabilités. Analyse supérieure et Algèbre super. Astronomie matlié- matique et Méca- nique célesle. Zoologie, Anatomic, Physiol. comparée. Botanique. Physiologie. Chimie. Géologie. Zoologie, Evolutiofi des êtres organisés. Astronomie phys. Mécanique physiqtie et expérimentale. Géographie phys. Calcul différentiel eJ Calcul intégral. Histologie. Physique. Chimie organique. Chimie. Chimie (Enseigne- ment P. G. N.). Physique (Enseigne- ment P. G. N.). Minéralogie. Zoologie, Anatomic, Physiol. comparée. Mécanique et Astro- nomie. Chimie analytique. Analyse et Mécan. Physique. Géologie. Calcul différentiel et Calcul intégral. Astronom. mathém. et mécan. céleste. PARIS. — IMPRIMERIE GAUTHI ER-VI LL A RS, 3;t5f>G Quai des Grands-Augustins, 55. PREMIÈRE THÈSE RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. INTRODUCTION. Le présent travail a pour but d'exposer les reclicrches que je poursuis depuis plus de 4 3ns sur les substances radioactives. J'ai commencé ces recherches par une étude du rayonnement uranique qui a été découvert par M. Bec- querel. Les résultats auxquels ce travail me conduisit parurent ouvrir une voie si intéressante, qu'abandonnant ses travaux en train M. Curie se joignit à moi, et nous réunîmes nos efforts en vue d'aboutir à l'extraction des substances radioactives nouvelles et de poursuivre leur étude. Dès le début de nos recherches nous avons cru devoir prêter des échantillons des substances découvertes et préparées par nous à quelques physiciens, en premier lieu à M. Becquerel, à qui est due la découverte des rayons uraniques. Nous avons ainsi nous-mêmes facilité les re- cherches faites par d'autres que nous sur les substances radioactives nouvelles. A la suite de nos premières publi- cations, M. Giesel en Allemagne se mit d'ailleurs aussi à C. I M. CURIE. préparer de ces subslances et en prêta des ccbanli lions à plusieurs savants allemands. Ensuite ces substances furent mises en vente en France et en Allemagne, et le sujet prenant de plus en plus d'importance donna lieu à un mouvement scientifique, de sorte que de nombreux Mé- moires ont paru et paraissent constamment sur les corps radioactifs, principalement à l'étranger. Les résultats des divers travaux français et étrangers sont nécessairement enchevêtrés, comme pour tout sujet d'études nouveau et en voie de formation. L'aspect de la question se modifie, pour ainsi dire, de jour en jour. Cependant, au point de vue chimique, un point esl dé- finitivement établi; c^est ^existence d'un élément nou- veau fortement radioactif : le radium. La préparation du chlorure de radium pur et la détermination du poids atomique du radium constituent la partie la plus impor- tante de mon travail personnel. En même temps que ce travail ajoute aux corps simples actuellement connus avec certitude un nouveau corps simple de propriétés très cu- rieuses, une nouvelle méthode de recherches chimiques se trouve établie et justifiée. Cette méthode, basée sur la radioactivité, considérée comme une propriété atomique de la matière, est précisément celle qui nous a permis, à M. Curie et moi, de découvrir l'existence du radium. Si, au point de vue chimique, la question que nous nous sommes primitivement posée peut être considérée comme résolue, l'étude des propriétés physiques des substances radioactives est en pleine évolution. Certains points importants ont été établis, mais un grand nombre de conclusions portent encore le caractère du provisoire. Cela n'a rien d'étonnant, si l'on considère la complexité des phénomènes auxquels donne lieu la radioactivité et les différences qui existent entre les diverses substances radioactives. Les recherches des divers physiciens qui étu- dient ces substances viennent constamment se rencontrer RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 3 et se croiser. Tout en cherchant à me conformer au hui précis de ce travail et à exposer surtout mes propres re- cherches, j'ai été obh'gée d'exposer en même temps les résultats d'autres travaux dont la connaissance est indis- pensable. J'ai d'ailleurs désiré faire de ce travail un Mémoire d'ensemble sur l'état actuel de la question. J'indique à la fin de ce travail quelles sont les questions précises dont je me suis plus spécialement occupée, et quelles sont celles que j'ai étudiées en commun avec M. Curie. J'ai exécuté ce Travail dans les laboratoires de l'École de Physique et de Chimie industrielles de la Ville de Paris avec l'autorisation de Shiitzenberger, le regretté Directeur de cette École, et de M. Lauth, le Directeur actuel. Je tiens à exprimer ici toute ma reconnaissance pour l'hospitalité bienveillante que j'ai reçue dans cette École. HISTORIQUE. La découverte des phénomènes de la radioactivité se rattache aux recherches poursuivies depuis la découverte des rayons llontgen sur les effets photographiques des substances phosphorescentes et fluorescentes. Les premiers tubes producteurs de rayons Runtgen étaient des tubes sans anticathode métallique. La source de rayons Runtgen se trouvait sur la paroi de verre frappée par les rayons cathodiques; en même temps cette paroi était vivement fluorescente. On pouvait alors se de- mander si l'émission de rayons Runtgen n'accompagnait pas nécessairement la production de la fluorescence, quelle que fût la cause de cette dernière. Cette idée a été énoncée tout d'abord par M. Henri Poincaré (^). Peu de temps après, M. Henry annonça qu'il avait (') Revue générale des Sciences, 3<) janvioL 1890. 4 M. CURIE. obtenu des impressions photographiques au travers du papier noir à l'aide du sulfure de zinc phosphorescent ( * ). M. Niewenglovvski obtint le même phénomène avec du sulfure de calcium exposé à la lumière (-). Enfin, M. Troost obtint de fortes impressions photographiques avec de la blende hexagonale artificielle phosphorescente agissant au travers du papier noir et un gros carton (^). Les expériences qui viennent d'être citées n'ont pu être reproduites malgré les nombreux essais faits dans ce but. On ne peut donc nullement considérer comme prouvé que le sulfure de zinc et le sulfure de calcium soient capables d'émettre, sous l'action de la lumière, des radiations invisibles qui traversent le papier noir et agissent sur les plaques photographiques. M. Becquerel a fait des expériences analogues sur les sels d'uranium dont quelques-uns sont fluorescents ('*). Il obtint des impressions photographiques au travers du papier noir avec le sulfate double d'uranjle et de po- tassium. M. Becquerel crut d'abord que ce sel, qui est fluo- rescent, se comportait comme le sulfure de zinc et le sulfure de calcium dans les expériences de MM. Henry, Niewenglowski et Troost. Mais la suite de ses expé- riences montra que le phénomène observé n'était nulle- ment relié à la fluorescence. Il n'est pas nécessaire que le sel soit éclairé; de plus, l'uranium et tous ses composés, fluorescents ou non, agissent de même, et l'uranium mé- tallique est le plus actif. M. Becquerel trouva ensuite qu'en plaçant les composés d'urane dans l'obscurité com- plète, ils continuent à impressionner les plaques photo- graphiques au travers du papier noir pendant des années. (^) Comptes rendus, t. CXXII, p. 3i2. (2) Comptes vendus, t. CXXII, p. 386. (^) Comptes rendus, t. CXXII, p. 564- ('•) Bkcquerkl. Comptes rendu»^ i8g6 (plusieurs Notes). RECHEUCHKS SUK LES SUBSTANCES llADIOACTI VES. 0 M. Becquerel admit que l'uranium et ses composés émettent des rayons particuliers : rayons uraniques. Il prouva que ces rayons peuvent traverser des écrans mé- talliques minces et qu'ils déchargent les corps électrisés. Il fît aussi des expériences d'après lesquelles il conclut que les rayons uraniques éprouvaient la réflexion, la ré- fraction et la polarisation. Les travaux d'autres physiciens (Elster et Geilel, lord Kelwin, Schmidt, Rutherford, Beatlie et Smoluchowski) sont venus confirmer et étendre les résultats des recherches de M. Becquerel, sauf en ce qui concerne la réflexion, la réfraction et la polarisation des rayons uraniques, lesquels, à ce point de vue, se comportent comme les rayons Rônlgen, comme cela a été reconnu par ÎNl. llulhcrford d'abord^ et ensuite par M. Becquerel lui-même. M. CURIE. CHAPITRE ï. RADIOACTIVITÉ DE L'URANIUM ET DU THORIUM. MINÉRAUX RADIOACTIFS. Rayons de Becquerel. — Les rayons uranlques, • découverts par M. Becquerel, impressionnent les plaques photographiques à l'abri de la lumière; ils peuvent tra- verser toutes les substances solides, liquides et gazeuses, à condition que l'épaisseur en soit suffisamment faible; en traversant les gaz, ils les rendent faiblement conducteurs de l'électricité ('). Ces propriétés des composés d'urane ne sont dues à aucune cause excitatrice connue. Le rayonnement semble spontané; il ne diminue point d'intensité quand on con- serve les composés d'urane dans Tobscurité complète pendant des années ; il ne s'agit donc pas là d'une phospho- rescence particulière produite par la lumière. La spontanéité et la constance du rayonnement ura- nique se présentaient comme un phénomène physique tout à fait extraordinaire. M. Becquerel a conservé un morceau d'uranium pendant plusieurs années dans l'obs- curité, et il a constaté qu'au bout de ce temps l'action sur la plaque photographique n'avait pas varié sensiblement. MM. Elster et Geitel ont fait une expérience analogue et ont trouvé également que l'action était constante (-). J'ai mesuré l'intensité du rayonnement de l'uranium en utilisant l'action de ce rayonnement sur la conductibilité de l'air. La méthode de mesures sera exposée plus loin. J'ai ainsi obtenu des nombres qui prouvent la constance (') Becquerel, Comptes fendus, 1896 (plusieurs Notes). (-) Becquerel, Comptes rendus, t. CXXVIII, p. 771. — Elster et Geitel, Beibl. t. XXI, p f\^^. RECHERCHES SUR LES SUBSTAISCES RADIOACTIVES. 7 du rayonnement dans les limites de précision des expé- riences, c'est-à-dire à 2 pour 100 ou 3 pour 100 près (*). On utilisait pour ces mesures un plateau métallique recouvert d'une couche d'uranium en poudre; ce plateau n'était d'ailleurs pas conservé dans l'obscurité, cette con- dition s'étant montrée sans importance d'après les obser- vateurs cités précédemment. Le nombre des mesures effectuées avec ce plateau est très grand, et actuellement ces mesures portent sur un intervalle de temps de 5 années. Des recberclies furent faites pour reconnaître si d'autres substances peuvent agir comme les composés d'urane. M. Scbmidt publia le premier que le thorium et ses com- posés possèdent également cette faculté (-). Un travail analogue fait en même temps m'a donné le même résultai. J'ai publié ce travail, n'ayant pas encore eu connaissance de la publication de M. Schmidt(^). Nous dirons que l'uranium, le ihorium et leurs com- posés émellenl des rayons de Becquerel.ydiX appelé /««^/o- actlves les substances qui donnent lieu à une émission de ce genre ('♦). Ce nom a été depuis généralement adopté. Par leurs effets photographiques et électriques les rayons de Becquerel se rapprochent des rayons de Konigen. Ils ont aussi, comme ces derniers, la faculté de traverser toute matière. Mais leur pouvoir de pénétration est extrê- mement différent : les rayons de l'uranium et du thorium sont arrêtés par quelques millimètres de matière solide et ne peuvent franchir dans Fair une distance supérieure à quelques centimètres ; tout au moins en est-il ainsi pour la grosse partie du rayonnement, Les travaux de divers physiciens, et, en premier lieu, de M. Rutherford, ont montré que les rayons de Becquerel (') M"'« Curie, Revue générale des Sciences, janvier 1899. (^) SniiMiDT, Wiecl. Ann. t. TAV, p. \!\\. (•■') iM'"" Curie, Comptes rendus, avril 1898. (') P. Curie et M-"* Curie, Comptes rendus, 18 juilIeL 1898. 8 M. eu un:. n'éprouvent ni réflexion régulière, ni réfraction, ni pola- risation (*). Le faible pouvoir pénétrant des rayons uraniques et thoriques conduirait à les assimiler aux rayons secondaires qui sont produits par les rayons Rontgen,'et dont l'étude a été faite par M. Sagnac (-), plutôt qu'aux rayons Rontgen eux-mêmes. D'autre part, on peut chercher à rapprocher les rayons de Becquerel de rayons cathodiques se propageant dans l'air (rayons de Lenard). On sait aujourd'hui que ces divers rapprochements sont tous légitimes. Mesure de V intensité du rayonnement. — La méthode Fis:. I. employée consiste à mesurer la conductibilité acquise par l'air sous l'action des substances radioactives; cette méthode a l'avantage d'être rapide et de fournir des nombres que l'on peut comparer entre eux. L'appareil que j'ai employé à cet effet se compose essentiellement d'un condensateur à plateaux AB (^fig. i ). La substance active finement pulvérisée est étalée sur le plateau B; elle rend (') RuTHERFORD, PhU. Mag., janvier 1899. (■-) Sagnac, Comptes rendus, 1897, 1898, 1899 ( plusieurs Notes). RECHERCHES SUll LES SUCSl'AiNCES l{ \D10 ACT I V ES . 9 conducteur l'air entre les plateaux. Pour mesurer cette conductibilité, on porte le plateau B à un potentiel élevé, en le reliant à l'un des pcMcs d'une batterie de petits accu- mulateurs P, dont l'autre pôle est à la terre. Le plateau A étant maintenu au potentiel du sol par le fd Cl), un courant électrique s'établit entre les deux plateaux. Le potentiel du plateau A est indiqué par un électromctre E. Si l'on interrompt en C la communication avec le sol, le plateau A se charge, et cette charge fait dévier l'électromètre. La vitesse de la déviation est proportionnelle à l'intensité du courant et peut servir à la mesurer. Mais il est préférable de faire cette mesure en com- pensant la charge que prend le plateau A, de manière à maintenir l'électromètre au zéro. Les charges, dont il est question ici, sont extrêmement faibles; elle peuvent être compensées au moyen d'un quartz piézo-électrique Q, dont une armature est reliée au plateau A, el l'aulrc armature est à terre. On soumet la lame de quartz à une traction connue produite par des poids placés dans un plateau i:; cette traction est établie progressivement et a pour effet de dégager progressivement une quantité d'électricité connue pendant un temps qu'on mesure. T-.'opération peut être réglée de telle manière, qu'il y ait à chaque instant compensation entre la quantité d'électricité qui traverse le condensateur et celle de signe contraire que fournit le quartz ('). On peut ainsi mesurer en valeur absolue la quantité d'électricité qui traverse le condensateur pendant un temps donné, c'est-à-dire Vintensùé du courant. La mesure est indépendante de la sensibilité de l'électromètre. (' ) On arrive très facilement à ce résultat en soutenant le poids à la main et en ne le laissant peser que progressivement sur ^e plateau r, et cela de manière à maintenir l'image de l'électromètre au zéro. Avec un peu d'habitude on prend très exactement le tour de main néces- saire pour réussir cette opération. Cette méthode de mesure des faibles courants a été décrite par M. .1. Curie dans sa thèse. M. CURIE. En effectuant un certain nombre de mesures de ce genre, on voit que la radioactivité est un phénomène susceptible d'être mesuré avec une certaine précision. Elle varie peu avec la température, elle est à peine influencée par les oscillations de la température ambiante-, elle n'est pas influencée par l'éclairement de la substance active. L'inten- sité du courant qui traverse le condensateur augmente avec la surface des plateaux. Pour un condensateur donné et une substance donnée le courant augmente avec la diffé- rence de potentiel qui existe entre les plateaux, avec la pression du gaz qui remplit le condensateur et avec la distance des plateaux (pourvu que cette distance ne soit pas trop grande par rapport au diamètre). Toutefois, pour de fortes différences de potentiel, le courant tend vers une valeur limite qui est pratiquement constante. C'est le courant de saturation ou courant limite. De même pour une certaine distance des plateaux assez grande, le courant ne varie plus guère avec cette distance. C'est le courant obtenu dans ces conditions qui a été pris comme mesure de radioactivité dans mes recherches, le conden- sateur étant placé dans l'air à la pression atmosphérique. Voici, à titre d'exemple, des courbes qui représentent rintensité du courant en fonction du champ moyen établi entre les plateaux, pour deux distances des plateaux diffé- rentes. Le plateau B était recouvert d'une couche mince d'uranium métallique pulvérisé; le plateau x-V, réuni à l'électromètre, était muni d'un anneau de garde. La figure 2 montre que l'intensité du courant devient constante pour les fortes différences de potentiel entre les plateaux. La figure 3 représente les mêmes courbes à une autre échelle, et comprend seulement les résultats relatifs aux faibles différences de potentiel. Au début, la courbe est rectiligne; le quotient de l'intensité du cou- rant par la différence de potentiel est constant pour les tensions faibles, et représente la conductance initiale riKCHERCHES SLH LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. I I entre les plateaux. On peut donc distinguer deux con- stantes importantes caractéristiques du phénomène ob- Fig. 2. ^;; Champs forts o Champ 5o serve : i'^ la conductancc initiale pour différences de potentiel faibles ; 2" le courant limite pour différences Fis. 3. ^ Chcunps piibles o Champ de potentiel fortes. C'est le courant limite qui a été adopté comme mesure de la radioactivité. En plus de la différence de potentiel que Ton établit 12 M. CUUIK. entre les plateaux, il existe entre ces derniers une force électromotrice de contact, et ces deux causes de courant ajoutent leurs effets; c'est pourquoi la valeur absolue de l'intensité du courant change avec le signe de la diffé- rence de potentiel extérieure. Toutefois, pour des diffé- rences de potentiel notables, l'effet de la force électromo- Irice de contact est négligeable, et l'intensité du courant est alors la même, quel que soit le sens du champ entre les plateaux. L'étude de la conductibilité de l'air et d'autres gaz soumis à l'action des rayons de Becquerel a été faite par plusieurs physiciens ('). Une étude très complète du sujet a été publiée par M. Rutheiford (-). Les lois de la conductibilité produite dans les gaz par les rayons de Becquerel sont les mêmes que celles trou- vées avec les rayons Rontgen. Le mécanisme du phé- nomène paraît être le même dans les deux cas. La théorie de l'ionisation des gaz par l'effet des rayons Rontgen où Becquerel rend très bien compte des faits observés. Cette théorie ne sera pas exposée ici. Je rappellerai seulement les résultats auxquels elle conduit : i" Le nombre d'ions produits par seconde dans le gaz est considéré comme proportionnel à l'énergie de rayon- nement absorbée par le gaz; 2*^ Pour obtenir le courant limite relatif à un rayonne- ment donné, il faut, d'une part, faire absorber intégrale- ment ce rayonnement par le gaz, en employant une masse absorbante suffisante; d'autre part, il faut utiliser pour la production du courant tous les ions créés, en établissant un champ électrique assez fort pour que le nombre des ions qui se recombinent devienne une fraction insigni- fiante du nombre total des ions produits dans le même (') Becquerel, Comptes rendus, l. CWIV. p. Soo, 1897. — Kelwin, Beattie cl Smolan, Nature, t. I.VI, 1897. — Iîeattii: cL Smolucuowski, Phil. Mag., t. XLHl, p. ',18. (-) RuTHERFOiiD, PliU. Mag., janvier 1899, RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. l3 temps, qui sont presque tous entraînés par le courant et amenés aux électrodes. Le champ électrique moyen néces- saire pour obtenir ce résultat est d'autant plus élevé que l'ionisation est plus forte. D'après des recherches récentes de M. Townsend, le phénomène est plus complexe quand la pression du gaz est faible. Le courant semble d'abord tendre vers une valeur limite constante quand la différence de potentiel augmente; mais, à partir d'une certaine différence de potentiel, le courant recommence à croître avec le champ, et cela avec une rapidité très grande. M. Townsend admet que cet accroissement est dû à une ionisation nouvelle produite par les ions eux-mêmes quand ceux-ci, sous l'action du champ électrique, prennent une vitesse suf- fisante pour qu'une molécule du gaz, rencontrée par un de ces projectiles, se trouve brisée et divisée en ses ions con- stituants. Un champ électrique intense et une pression faible favorisent cette ionisation par les ions déjà présents, et, aussitôt que celle-ci commence à se produire, l'intensité du courant croît constamment avec le champ moyen entre les plateaux ('). Le courant limite ne saurait donc être obtenu qu'avec des causes ionisantes, dont l'intensité ne dépasse pas une certaine valeur, de telle façon que la saturation corresponde à des champs pour lesquels l'ioni- sation par choc des ions ne peutencore avoir lieu. Cette condition se trouvait réalisée dans mes expériences. L'ordre de grandeur des courants de saturation que l'on obtient avec les composés d'urane est de io~*' am- pères pour un condensateur dont les plateaux ont 8*^'" de diamètre et sont distants de S''"'. Les composés de thorium donnent lieu à des courants du même ordre de grandeur, et l'activité des oxydes d'uranium et de thorium est très analogue. (') Townsend, Phil. Mag., i()Oi, G'^ série, t. I, p. ig8. I 1 M. CURIE. Radioactivité des composés dhiranium et de thorium. — Voici les nombres que j'ai obtenus avec divers com- posés d'urane; je désigne par i l'intensité du courant en ampères : Uranium métallique (contenant un peu de carbone) 2,3 Oxyde d'urane noir U^ 0^ 2,6 Oxyde d'urane vert U^O^ i ,8 Acide uranique hydraté o,6 Uranate de sodium 1,2 Uranate de potassium 1,2 Uranate d'ammonium i ,3 Sulfate uraneux 0,7 Sulfate d'uranyle et de potassium 0,7 Azotate d'uranyle 0,7 Phosphate de cuivre et d'uranyle 0,9 Oxysulfurc d'urane 1,2 L'épaisseur de la couche du composé d'urane employé a peu d'influence, pourvu que la couche soit continue. Voici quelques expériences à ce sujet : Epaisseur de la couche. / x 10". mm Oxyde d'urane o,5 2,7 » 3,0 3,0 Uranate d'ammonium ... . o,5 i,3 » .... 3,0 1,4 On peut conclure de là, que l'absorption des rayons uraniques par la matière qui les émet est très forte, puisque les rayons venant des couches profondes ne peuvent pas produire d'effet notable. Les nombres que j'ai obtenus avec les composés de tho- rium (*) m'ont permis de constater : 1° Que l'épaisseur de la couche employée a une action considérable, surtout avec l'oxyde; 2° Que le phénomène n'est régulier que si l'on emploie (') M"* Curie, Comptes rendus, avril i8()8. Epaisseur de la couclic. i xio". mm 0,25 2,2 0,5 2,5 2,5 4,7 3,0 5,5 en moyenne 6,0 5,5 » 0,25 0,8 miCHEllCIlKS SLU LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. l5 une couche aclive mince (o""",25 par exemple). Au contraire, quand on emploie une couche de matière épaisse (6'"™), on obtient des nombres oscillant entre des limites étendues, surtout dans le cas de l'oxjde : Oxyde de thorium Sulfate de thorium.. Il j a dans la nature du phénomène une cause d'irré- gularités qui n'existe pas dans le cas des composés d'urane. Les nombres obtenus pour une couche d'oxjde de 6'"'" d'épaisseur variaient entre 3 , 'y et 7 , 3. Les expériences que j'ai faites sur l'absorption des rayons uraniques et thoriques ont montré que les rayons thoriques sont plus pénétrants que les rayons uraniques et que les rayons émis par l'oxyde de thorium en couche épaisse sont plus pénétrants que ceux qu'il émet en couche mince. Voici, par exemple, les nombres qui indiquent la fraction du rayonnement que transmet une lame d'aluminium dont l'épaisseur est o™"',or : Fraction du rayonnement transmise Substance rayonnante. par la lame. Uranium 0,18 Oxyde d'urane U^O^ 0,20 Uranate d'ammonium 0,20 Phosphate d'urane et de cuivre 0,21 m 111 Oxyde de tiiorium sous épaisseur. o,25 o,38 » )) 0,5 0,47 » » 3,0 o>7o » » 6,0 Oj70 Sulfate de thorium o,?/) o,38 M. CURIE. Avec les composés d'uranc, l'absorption est la même quel que soit le composé employé, ce qui porte à croire que les rayons émis par les divers composés sont de même nature. Les particularités de la radiation thorique ont été Tob- jet de publications très complètes. M. Owens (*) a mon- tré que la constance du courant n'est obtenue qu'au bout d'un temps assez long en appareil clos, et que l'intensité du courant est fortement réduite par l'action d'un courant d'air (ce qui n'a pas lieu pour les composés d'uranium). M. Rutherford a fait des expériences analogues et les a interprétées en admettant que le thorium et ses composés émettent non seulement des rayons de Becquerel, mais encore une émanation, constituée par des particules extrêmement ténues, qui restent radioactives pendant quelque temps après leur émission et peuvent être entraî- nées par un courant d'air (2). Les caractères de la radiation thorique qui sont relatifs à l'influence de l'épaisseur de la couche employée et à l'action des courants d'air ont une liaison étroite avec le phénomène de la radioactwilé induite et de sa propa- gation de proche en proche. Ce phénomène a été ob- servé pour la première fois avec le radium et sera décrit plus loin. La radioactivité des composés d'uranium et de thorium se présente comme une propriété atomique. M. Bec- querel avait déjà observé que tous les composés d'uranium sont actifs et avait conclu que leur activité était due à la présence de l'élément uranium • il a montré également que l'uranium était plus actif que ses sels (^). J'ai étudié à ce point de vue les composés de l'uranium et du thorium et (1) OwE>s, Pliil. Mag.^ octobre 1899. (-) Rutherford, Phil. Mag., janvier 1900. (^) Becquerel, Comptes rendus, t. CXXIÏ, p. 1086. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RA DIOVCTl V] S. I- i'al failun grand nombre Je mesures de leur aclivité dans diverses conditions. Il résulte de l'ensemble de ces mesures <^ue la radioactivité de ces subslances est bien efTective- ment une propriété atomique. Elle semble ici liée à la présence des atomes des deux éléments considérés et n'est détruite ni parles changements d'état phjsicpie ni [)ar les transformations chimiques. Les combinaisons chimiques et les mélanges contenant de l'uranium ou du thorium sont d'autant plus actifs qu'ils contierinent une plus forte proportion de ces métaux, toute matière inactive agissant à la fois comme matière inerte et matière absorbant le rajonnement. La radioaciivUé atomique est elle un phénomène général? — Comme il a été dit plus haut, j'ai cherché si d'autres substances que les composés d'uranium et de thorium étaient radioactives. J 'ai entrepris cette recherche dans l'idée qu'il était fort peu probable que la radioacti- vité, considérée comme propriété atomique^ appartînt à une certaine espèce de matière, à l'exclusion de toute autre. Les mesures que j'ai faites me permettent de dire que pour les éléments chimiques actuellement considérés comme Icls, y comj)ris les plus rares et les plus hypothé- tiques, les composés étudiés par moi ont été toujours au moins loo fois moins actifs dans mon appareil que l'ura- nium métallique. Dans le cas de;^ éléments répandus, j'ai étudié plusieurs composés; dans le cas des corps rares, j'ai étudié les composés que j'ai pu me procurer. Voici la liste des substances qui ont fait partie de mon étude sous forme d'élément ou de combinaison : i" Tous les métaux ou métalloïdes que l'on trouve faci- lement et quelques-uns, plus rares, produits purs, prove- nant de la collection de M. Etard, à l'Ecole de Physique et de Chimie industrielles de la Ville de Paris. 2" Les corps rares suivants : gallium, germanium, néo- G. 3 M. CURIE. djme, praséodjme, niobiiim, scandium, gadoliniiim, erbiiiin, samarium el rubidium (échantillons prêtés par M. Demarçaj); jttriuni, jtlerbium avec nouvel erbium [échantillons prêtés par M. Urbain (*)]; 3° Un grand nombre de roches et de minéraux. Dans les limites de sensibilité de mon appareil je n'ai pas trouvé de substance simple autre que l'uranium et le thorium, qui soit douée de radioactivité atomique. Il con- vient toutefois de dire quelques mots sur ce qui est relatif au phosphore. Le phosphore blanc humide, placé entre les plateaux du condensateur, rend conducteur l'air entre les plateaux (^). Toutefois, je ne considère pas ce corps comme radioactif à la façon de l'uranium et du thorium. Le phosphore, en effet, dans ces conditions, s'oxyde et émet des rayons lumineux, tandis que les composés d'ura- nium et de thorium sont radioactifs sans éprouver aucune modification chimique appréciable par les moyens connus. De plus, le phosphore n'est actif ni à l'état de phosphore rouge, ni à l'état de combinaison. Dans un travail récent, M. Bloch vient de montrer que le phosphore, en s'oxydant en présence de l'air, donne naissance à des ions très peu mobiles qui rendent l'air conducteur et provoquent la condensation de la vapeur d'eau (3). L'uranium et le thorium sont les deux éléments qui possèdent les plus forts poids atomiques (240 et 282); ils se rencontrent fréquemment dans les mêmes minéraux. Minéraux radioactifs. — J'ai examiné dans mon appa- (') Je suis très reconnaissante aux savants cités plus haut, auxquels je dois les échantillons qui ont servi pour mon étude. Je remercie également M. Moissan qui a bien voulu donner pour cette étude de l'uranium métallique. (-) Elster et Geitel, Wied. Ann., 1890. (^) Blocii, Société de Physique, G février 1900. RECHERCHES SUR LES SUBST.VINCES RADIOACTIVES. 1 () reil plusieurs minéraux ('); cerlains d'entre eux se sont monlrés actifs, entre autres la pechblende, la chalcolite, l'autunite, la monazite, la ihorite, l'orangite, la ferguso- nite, la clèvéite, elc. Voici un Tableau qui donne en am- pères l'intensité i du courant oblenu avec l'uranium métallique et avec divers minéraux : / X lo". Uranium 2,3 Pechblende de Jolianngeorgenstadt. . . . 8,3 » de Joachimstlial 7,0 )) de Pzibran 6, Jl » de Gornwallis 1 ,G Clèvéite 1,4 Chalcolite 5 ,';•. Autunite 2,7 ("'' Thorites diverses < 0,7 l i',4 Orangite 2,0 Monazite o,5 Xenotime o,o3 Aeschynite 0,7 i o /i Fergusonite, 9. échantillons \ ' ( ^ •) ' Samarslvite 1,1 o, I 0,3 Niobite, 2 échantillons • . . Tantalite 0,02 Garnotite (2) 0^2 Le courant obtenu avec l'orangite (minerai d oxjde de thorium) variait beaucoup avec l'épaisseur de la couche employée. En augmentant cette épaisseur depuis o'""', 20 à ô™"", on faisait croître le courant de 1,8 à 2, 3. (') Plusieurs échantillons de minéraux de la collection du Muséum ont été obligeamment mis à ma disposition par INt. Lacroix. (2) La carnotite est un minerai de vanadatc d'urane récemment découvert par Friedcl et Cumcn^e. 20 M. CURIE. Tous les minéraux qui se montrent radioactifs con- tiennent de l'uranium ou du thorium; leur activité n'a donc rien d'étonnant, mais l'intensité du phénomène pour certains minéraux est inattendue. Ainsi, on trouve des pechblendes (minerais d'oxyde d'urane) qui sont 4 fois plus actives que l'uranium métalh'que. La chalcolite (phos- phate de cuivre et d'ui^ane cristallisé) est i fois plus active que l'uranium. L'autunite (phosphate d'urane et de chaux) est aussi active que l'uranium. Ces faits étaient en désac- cord avec les considérations précédentes, d'après les- quelles aucun minéral n'aurait dû se montrer plus actif que l'uranium ou le thorium. Pour éclaircir ce point, j'ai préparé de la chalcolite artiflcielle par le procédé de Debraj, en partant de pro- duits purs. Ce procédé consiste à mélanger une dissolu- tion d'azotate d'uranyle avec une dissolution de phosphate de cuivre dans l'acide phosphorique, et à chauffer vers 5o" ou 60°. Au bout de quelque temps, des cristaux de chal- colite se forment dans la liqueur (* ). La chalcolite ainsi obtenue possède une activité tout à fait normale, étant donnée sa composition; elle est deux fois et demie moins active que l'uranium. Il devenait dès lors très probable que si la pechblende, la chalcolite, l'autunite ont une activité si forte, c'est que ces substances renferment en petite quantité une matière fortement radioactive, différente de l'uranium, du tho- rium et des corps simples actuellement connus. J'ai pensé que, s'il en était effectivement ainsi, je pouvais espérer extraire cette substance du minerai par les procédés ordi- naires de l'analyse chimique. (') Debray, Ann. de Cliim. et de Phys., 3* série, t. LXI, p. 4^5. i;i.(.ni:u(.in:s sni li:s sunsTi^crs nvnioAcTn ks. 'ài CHAPITUE II. LES NOUVELLES SUBSTANCES RADIOACTIVES. Méthode de recherches. — Les résultais de rétude des minéraux radioactifs, énoncés dans le Chapitre précédent nous ont engagés, M. Curie et moi, à cherchera extraire de la pechblende une nouvelle substance radioactive. Noire méthode de recherches ne pouvait être basée que sur la radioactivité, puisque nous ne connaissions aucun autre caractère de la substance hypothétique. Voici comment on peut se servir de la radioactivité pour une recherche de ce genre. On mesure la radioactivité d'un produit, on efï'ectue sur ce produit une séparation chimique; ou mesure la radioactivité de tous les produits obtenus, et ou se rend compte si la substance radioactive est restée inté- gralement avec l'un d'eux, ou bien si elle s'est partagée entre eux et dans quelle proportion. On a ainsi une indi- cation qui peut être comparée, en une certaine mesure, à celle que pourrait fournir l'analyse spectrale. Pour avoir des nombres comj)arables, il faut mesurer l'activité des substances à l'état solide et bien desséchées. Polonium, radium, actinium. — L'analyse de la pechblende, avec le concours de la méthode qui vient d'être exposée, nous a conduits à établir l'existence, dans ce minéral, de deux substances fortement radioactives, chimiquement différentes : \e polonium, trouvé par nous, et le radium.^ que nous avons découvert en collaboration avec M. Bémont ('). Le polonium est une substance voisine du bismuth au (') P. Curie et M""" Curie, Comptes rendus, ']m\\cl 1898. — P. Curie, M"'" GuRii: et G. Bémont, Comptes rendus, décembre 1898. 22 M. CURIE. point de vue analytique et l'accompagnant dans les sépa- rations. On obtient du bismuth de plus en plus riche en polonium par l'un des procédés de fractionnement sui- vants : I" Sublimation des sulfures dans le vide; le sulfure actif est beaucoup plus volatil que le sulfure de bismuth. 2" Précipitation des solutions azotiques par l'eau ; le sous-nitrate précipité est beaucoup plus actif que le sel qui reste dissous. 3" Précipitation par l'hydrogène sulfuré d'une solution chlorhvdrique extrêmement acide; les sulfures précipités sont considérablement plus actifs que le sel qui reste dissous. Le radium est une substance qui accompagne le baryum retiré de la pechblende; il suit le baryum dans ses réac- tions et s'en sépare par différence de solubilité des chlo- rures dans l'eau, l'eau alcoolisée ou l'eau additionnée d'acide chlorhydrique. Nous effectuons la séparation des chlorures de baryum et de radium, en soumettant leur mélange à une cristallisation fractionnée, le chlorure de radium étant moins soluble que celui de barj'um. Une troisième substance fortement radioactive a été caractérisée dans la pechblende par M. Debierne, qui lui a donné le nom àactiniiini (*). L'actinium accompagne cerlains corps du groupe du fer contenus dans la pech- blende; il semble surtout voisin du thorium dont il n'a pu encore être séparé. L'extraction de l'actinium de la pechblende est une opération très pénible, les séparations étant généralement incomplètes. Toutes les trois substances radioactives nouvelles se trouvent dans la pechblende en quantité absolument infi- nitésimale. Pour les obtenir à l'état concentré, nous avons été obligés d'entreprendre le traitement de plusieurs (') Dkdieune, Comptes rendus, octobre 1899 et avril 1900. UECIlF-nrilFS SUR LKS SUUSïA^CKS U VI) lOACT 1 VES. ^3 tonnes de résidus de minerai d'iirane. Le gros Iraitement se fait dans une usine ^ il est suivi de tout un travail de purification et de concentration. Nous arrivons ainsi à extraire de ces milliers de kilogrammes de matière pre- mière quelques décigrammes de produits qui sont prodi- gieusement actifs par rapport au minerai dont ils pro- viennent. H est bien évident que l'ensemble de ce travail est long, pénible et coûteux ('). D'autres substances radioactives nouvelles ont encore été signalées à la suite de notre travail. M. Giesel, d'une part, MM. Hoffman et Strauss, d'autre part, ont annoncé l'existence probable d'une substance radioactive voisine du plomb par ses propriétés' chimiques. On ne possède encore que peu de renseignements sur cette substance (-). De toutes les substances radioactives nouvelles, le radium est, jusqu'à présent, la seule qui ait été isolée à l'état de sel pur. Spectre du radium. — Il était de première impor- (') Nous avons de nombreuses obligations envers tous ceux qui nous sont venus en aide dans ce travail. Nous remercions bien sin- cèrement MM. I\Iascart et Michel Lévy pour leur appui bienveillant. Grâce à Tintervention bienveillante de M. le professeur Sucss, le gou- vernement autrichien a mis gracieusement à notre disposition la première tonne de résidu traitée (provenant de l'usine de l'État, à Joachimsthal, en Bohème). L'Académie des Sciences de Paris, la Société d'Encouragement pour l'Industrie nationale, un donateur anonyme, nous ont fourni le moyen de traiter une certaine quantité de produit. Notre ami, M. Debierne, a organisé le traitement du minerai, qui a été effectué dans l'usine de la Société centrale de Pro- duits chimiques. Cette Société a consenti à effectuer le traitement sans y chercher de bénéfice. A tous nous adressons nos remercîments bien sincères. Tout récemment, l'Institut de France a mis à notre disposition une somme de aoooo'"" pour l'extraction des matières radioactives. Grâce à cette somme, nous avons pu mettre en train le traitement de 5*^ de minerai. Ce traitement n'est pas encore achevé. (2) Giesel, Ber. deutsch. chem. GeselL, t. \XXIV, 1901, p. 37-5. — Hoffmann et Strauss, Be/-. deutsch. chem. GeselL, t. XXXIIl, 1900. p. 3 126. 24 M- CLllIE. tance de conlrùler, par tous les moyens possibles, Tliy- polhèefî, faite dans ce travail, de Texistence d'éléments nouveaux radioactifs. L'analyse spectrale est venue, dans le cas du radium, confirmer d'une façon complète cette hypothèse. M. Demarçay a bien voulu se charger de l'examen des substances radioactives nouvelles, par les procédés rigou- reux qu'il emploie dans l'élude des spectres d'étincelle photographiés. Le concours d'un savant aussi compétent a été pour nous un grand bienfait, et nous lui gardons une recon- naissance profonde d'avoir consenti à faire ce travail. Les résultats de l'analyse spectrale sont venus nous apporter la certitude, alors que nous étions encore dans le doute sur l'interprétation des résultats de nos recherches (*). Les premiers échantillons de chlorure de baryum radifère médiocrement actif, examinés par Demarçay, lui montrèrent, en même temps que les raies du baryum, une raie nouvelle d'intensité notable et de longueur d'onde A r= 38iHH-, 4ry (jans le spectre ultra-violet. Avec des pro- duits plus actifs, préparés ensuite, Demarçay vit la raie 38 1 1^1^, 4; se renforcer; en même temps d'autres raies nouvelles apparurent, et dans le spectre les raies nouvelles et les raies du baryum avaient des intensités comparables. Une nouvelle concentration a fourni un produit, pour leqj-iel le nouveau spectre domine, et les trois plus fortes r^ies du baryum, seules visibles, indiquent seulement la présence de ce ii>étî^l à l'état d'iwipureté. Ce produit peut être considéré comme du chlorure de radium à peu près pur. J^nfin j'ai pu, par une nouvelle purification, obtenir (') Tout récernment, noqs avons eu la douleur de voir mourir ce savant si distingué, alors qu'il poursuivait ses belles recherches sur les terres rares et sur la spectroscopie, par des méthodes dont on ne saurait trop admirer la perfection et la précision. Nous conservons un souvenir ému de la parfaite obligeance ^vec laquelle il avait consenti à prendre part à notre travail. RECHERCHES SUR LES SUlisTAJNCES RADIOACTIVES. 25 un chlorure extrêmement pur, dans le spectre duquel les deux raies dominantes du baryum sont à peine visibles. Voici, d'après Demarçaj('), la liste des raies princi- pales du radium pour la portion du spectre comprise entre X = 5oo,o et X = 35o, o millièmes de micron ([Api.). L'intensité de chaque raie est indiquée par un nombre, la plus forte raie étant marquée i6. ^- Inlensilé. 1. Intensité. 482,63 lo 40)0,03 3 472,69 5 453,35 9 469,98 3 443,61 8 469, M 7 434,06 v>. 468, 3o 14 38i,47 i6 464,19 4 364,96 12 Toutes les raies sont nettes et étroites, les trois raies 381,4", 468, 3o et 434,06 sont fortes; elles atteignent l'égalité avec les raies les plus intenses actuellement connues. On aperçoit également dans le spectre deux bandes nébuleuses fortes. La première, symétrique, s'étend de 4^3, lo à 462, 19 avec maximum à 462,75. La deuxième, plus forte, est dégradée vers l'ultra-violet; elle commence brusquement à 44^,37, passe par un maximum à 445, 02 ; la région du maximum s'étend jusqu'à 44^,34, puis une bande nébuleuse, graduellement dégradée, s'étend jusque vers 439. Dans la partie la moins réfrangible non photographiée du spectre d'étincelle, la seule raie notable est la raie 566, 5 (environ), bien plus faible cependant que 482,63. L'aspect général du spectre est celui des métaux alcalino-terreux; on sait que ces métaux ont des spectres de raies fortes avec quelques bandes nébuleuses. D'après Demarçaj, le radium peut figurer parmi les corps ayant la réaction spectrale la plus sensible. J'ai, (') Demarçay, Comptes rendus, décembre 1898 et juillet 1900. 20 M. CURIE. d'ailleurs, pu conclure, d'après mon travail de concenlra- lion, que, dans le premier échantillon examiné qui mon- trait nettement la raie 881457, la proportion de radium devait être très faible (peut-être de 0,02 pour 100). Ce- pendant, il faut une activité 5o fois plus grande que celle de l'uranium métallique pour apercevoir nettement la raie principale du radium dans les spectres photogra- phiés. Avec un éleclromètre sensible, on peut déceler la radioactivité d'un produit quand elle n'est que j^ de celle de l'uranium métallique. On voit que, pour déceler la présence du radium, la radioactivité est un caractère plusieurs milliers de fois plus sensible que la réaction spectrale. Le bismuth à polonium très actif et le thorium à acti- nium très actif, examinés par Demarçay, n'ont encore respectivement donné que les raies du bismuth et du tho- rium. Dans une publication récente, M. Giesel ('), qui s^est occupé de la préparation du radium, annonce que le bro- mure de radium donne lieu à une coloration carmin de la flamme. Le spectre de flamme du radium contient deux belles bandes rouges, une raie dans le bleu vert et deux lignes faibles dans le violet. Extraclion des substances radioactives nouvelles. — La première partie de l'opération consiste à extraire des minerais d'urane le barjum radifère, le bismuth poloni- fère et les terres rares contenant l'actinium. Ces trois pre- miers produits ayant été obtenus, on cherche, pour chacun d'eux, à isoler la substance radioactive nouvelle. Cette deuxième partie du traitement se fait par une mé- thode de fractionnement. On sait qu'il est difficile de trouver un moyen de séparation très parfait entre des élé- (') Giesel, Pliys. Zeitschrift, \b septembre 1902. RECHKIICHKS SUR LKS SUBSTANCES RADIOACTIVES. 2^ ments très voisins; les méthodes de fractionnement sont donc tout indiquées. D'ailleurs, quand un élément se trouve mélangé à un autre à l'état de trace, on ne peut appliquer au mélange une méthode de séparation par- faite, même en admettant que l'on en connaisse une; on risquerait, en effet, de perdre la trace de matière qui aurait pu être séparée dans l'opération. Je me suis occupée spécialement du travail ayant pour but l'isolement du radium et du polonium. Après un tra- vail de quelques années, je n'ai encore réussi que pour le premier de ces corps. La pechblende étant un minerai coûteux, nous avons renoncé à en traiter de grandes quantités. En Europe, l'extraction de ce minerai se fait dans la mine de Joa- chimsthal, en Bohême. Le minerai broyé est grillé avec du carbonate de soude, et la matière résultant de ce trai- tement est lessivée d'abord à l'eau chaude, puis à l'acide sulfurique étendu. La solution contient l'uranium qui donne à la pechblende sa valeur. Le résidu insoluble est rejeté. Ce résidu contient des substances radioactives ; son activité est 4 fois et demie plus grande que celle de l'ura- nium métallique. Le gouvernement autrichien, auquel ap- partient la mine, nous a gracieusement donné une tonne de ce résidu pour nos recherches, et a autorisé la mine à nous fournir plusieurs autres tonnes de cette matière. Il n'était guère facile de faire le premier traitement du résidu à l'usine par les mêmes procédés qu'au labo- ratoire. M. Debierne a bien voulu étudier cette ques- tion et organiser le traitement dans l'usine. Le point le plus important de la méthode qu'il a indiquée consiste à obtenir la transformation des sulfates en carbonates par l'ébuUition de la matière avec une dissolution concentrée de carbonate de soude. Ce procédé permet d'éviter la fusion avec le carbonate de soude. Le résidu contient principalement des sulfates de plomb M. cuniE. cL de chaux, de Ja silice, de ralumlnc cl de l'oxjde de fer. On y trouve, en outre, en quantité plus ou moins grande, presque tous les métaux (cuivre, bismuth, zinc, cobalt, manganèse, nickel, vanadium, antimoine, tlial- lium, terres rares, niobium, tantale, arsenic, baryum, etc.). Le radium se trouve, dans ce mélange, à l'état de sulfate et en constitue le sulfate le moins soluble. Pour le mettre en dissolution, il faut éliminer autant que possible l'acide sulfurique. Pour cela, on commence par traiter le résidu par une solution concentrée et bouillante de soude ordi- naire. L'acide sulfurique combiné au plomb, à l'alumine, à la chaux, passe, en grande partie, en dissolution à l'état de sulfate de soude que l'on enlève par des lavages à l'eau. La dissolution alcaline enlève en même temps du plomb, de la silice, de l'alumine. La portion insoluble lavée à l'eau est attaquée par l'acide chlorhydrique ordi- dinaire. Cette opération désagrège complètement la ma- tière et en dissout une grande partie. De cette dissolu- tion on peut retirer le polonium et l'actinium : le pre- mier est précipité par l'hydrogène sulfuré, le second se trouve dans les hydrates précipités par l'ammoniaque dans la dissolution séparée des sulfures et peroxydée. Quant au radium, il reste dans la portion insoluble. Cette portion est lavée à l'eau, puis traitée par une dissolution concentrée et bouillante de carbonate de soude. S'il ne restait plus que peu de sulfates non attaqués, cette opéra- tion a pour effet de transformer complètement les sul- fates de baryum et de radium en carbonates. On lave alors la matière très complètement à l'eau, puis on l'at- taque par l'acide chlorhydrique étendu exempt d'acide sulfurique. La dissolution contient le radium, ainsi que du polonium et de l'actinium. On la filtre et on la préci- pite par l'acide sulfurique. On obtient ainsi des sulfates bruts de baryum radifère contenant aussi de la chaux, du plomb, du fer et ayant aussi entraîné un peu d'actinium. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 2Q La dissolution contient encore un peu d'actinium et de polonium qui peuvent en être retirés comme de la pre- mière dissolution chlorhjdrique. On retire d'une tonne de résidu de io''sà ao'^s de sul- fates bruis, dont l'activité est de 3o à 60 fois plus grande que celle de l'uranium métallique. On procède à leur pu- rification. Pour cela, on les fait bouillir avec du carbo- nate de soude et on les transforme en chlorures. La dis- solution est traitée par l'hydrogène sulfuré, ce qui donne une petite quantité de sulfures actifs contenant du polo- nium. On filtre la dissolution, on la peroxyde par l'ac- tion du chlore et on la précipite par de l'ammoniaque pure. Les oxydes et hydrates précipités sont très actifs, et l'activité est due à l'actinium. La dissolution filtrée est précipitée par le carbonate de soude. Les carbonates alca- lino-terreux précipités sont lavés et transformés en chlo- rures. Ces chlorures sont évaporés à sec et lavés avec de l'acide chlorhydrique concentré pur. Le chlorure de cal- cium se dissout presque entièrement, alors que le chlo- rure de baryum radifère reste insoluble. On obtient ainsi, par tonne de matière première, 8*^^' environ de chlorure de baryum radifère, dont l'activilv est environ 60 fois plus grande que celle de l'uranium métallique. Ce chlorure est prêt pour le fractionnement. Polonium. — Comme il a été dit plus haul, en faisant passer l'hydrogène sulfuré dans les diverses dissolutions chlorhydriques obtenues au cours du traitement, on pré- cipite des sulfures actifs dont l'activité est due au polo- nium. Ces sulfures contiennent principalement du bis- muth, un peu de cuivre et de plomb; ce dernier métal ne s'y trouve pas en forte proportion, parce qu'il a été en grande partie enlevé par la dissolution sodique, et parce que son chlorure est peu soluble. L'antimoine et l'arsenic ne se trouvent dans les oxydes qu'en quantité minime, 3o M. eu II IF. leurs oxydes ajanl été dissous par la soude. Pour avoir de suite des sulfures très actifs, on employait le procédé suivant : les dissolutions clilorliydriques très acides étaient précipitées par l'hydrogène sulfuré: les sulfures qui se précipitent dans ces conditions sont très actifs, on les emploie pour la préparation du polonium; dans la dissolution il reste des substances dont la précipitation est incomplète en présence d'un excès d'acide clilorhy- drique (bismuth, plomb, antimoine). Pour achever la pré- cipitation, on étend la dissolution d'eau, on la traite à nouveau par l'hydrogène sulfuré et l'on obtient une seconde portion de sulfures beaucoup moins actifs que les premiers, et qui, généralement, ont été rejetés. Pour la purification ultérieure des sulfures, on les lave au sul- fure d'ammonium, ce qui enlève les traces restantes d'an- limoine et d'arsenic. Puis on les lave à l'eau additionnée d'azotate d'ammonium et on les traite par l'acide azotique étendu. La dissolution n'est jamais complète; on obtient toujours un résidu insoluble plus ou moins important que l'on traite à nouveau si on le juge utile. La dissolution est réduite à un petit volume et précipitée soit par l'am- moniaque, soit par beaucoup d'eau. Dans les deux cas le plomb et le cuivre restent en dissolution; dans le second cas un peu de bismuth à peine actif reste dissous égale- ment. Le précipité d'oxydes ou de sous-azotates est soumis à un fractionnement de la manière suivante : on dissout le précipité dans l'acide azotique, on ajoute de l'eau à la dissolution, jusqu'à formation d'une quantité suffisante de précipité; pour cette opération il faut tenir compte de ce que le précipité ne se forme, quelquefois, qu'au bout d'un certain temps. On sépare le précipité du liquide surnageant, on le redissout dans l'acide azotique; sur les deux portions liquides ainsi obtenues on refait une pré- cipitation par l'eau , et ainsi de suite. On réunit les lŒCHEIlCHFS SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 3l diverses perlions en se basant sur leur activité, et Ton lâche de pousser la concentration aussi loin que possible. On obtient ainsi une très petite quantité de matière dont l'activité est énorme, mais qui, néanmoins, n'a encore donné au speclroscope que les raies du bismuth. On a malheureusement peu de chances d'aboutir à l'isolement du polonium par cette voie. La méthode de fractionnement qui vien t d'être décrite présente de grandes difficultés, et il en est de même pour d'autres procédés de fractionnement par voie humide. Quel que soit le pro- cédé employé, il se forme avec la plus grande facilité des composés absobiment insolubles dans les acides étendus ou concentrés. Ces composés ne peuvent être redissous qu'en les ramenant préalablement à l'état métallique, par la fusion avec le cyanure de potassium, par exemple. Etant donné le nombre considérable des opérations à effectuer, cette circonstance constitue une difficulté énorme pour le progrès du fractionnement. Cet inconvé- nient est d'autant plus grave que le polonium est une sub- stance qui, une fois retirée de la pechblende, diminue d'ac- tivité. Cette baisse d'activité est d'ailleurs lente; c'est ainsi qu'un échantillon de nitrate de bismuth à polonium a perdu la moitié de son activité en onze mois. Aucune difficulté analogue ne se présente pour le ra- dium. La radioactivité reste un guide fidèle pour la con- centration; cette concentration elle-même ne présente aucune difficulté, et les progrès du travail ont pu, depuis le début, être constamment contrôlés par l'analyse spec- trale. Quand les phénomènes de la radioactivité induite, dont il sera question plus loin, ont été connus, il a paru natu- rel d'admettre que le polonium , qui ne donne que les raies du bismuth et dont l'activité diminue avec le temps, n'est pas un élément nouveau, mais du bismuth activé par le voisinage du radium dans la pechblende. Je ne suis pas 32 M. CURIl'. convaincue que celte manière de voir soit cxacle. Au cours de mon travail prolongé sur le polonium, j'ai con- staté des eOets chimiques que je n'ai jamais observés ni avec le bismuth ordinaire, ni avec le bismuth activé par le radium. Ces efTets chimiques sont, en premier lieu, la formation extrêmement facile des composés insolubles dont j'ai parlé plus haut (spécialement sous-nitrates), en deuxième lieu, la couleur et l'aspect des précipités obtenus en ajoutant de l'eau à la solution azotique du bismuth polonifère. Ces précipités sont parfois blancs, mais plus généralement d'un jaune plus ou moins vif, allant au rouge foncé. L'absence de raies, autres que celles du bismuth, ne prouve pas péremptoirement que la substance ne contient que du bismuth, car il existe des corps dont la réaction spectrale est peu sensible. Il serait nécessaire de préparer une petite quantité de bismuth polonifère à l'état de concentration aussi avancé que possible, et d'en faire l'étude chimique, en premier lieu, la détermination du poids atomique du métal. Cette recherche n'a encore pu être faite à cause des difficultés de travail chimique signalées plus haut. S'il était démontré que le polonium est un élément nouveau, il n'en serait pas moins vrai que cet élément ne peut exister indéfiniment à l'état fortement radioactif, tout au moins quand il est retiré du minerai. On peut alors envisager la question de deux manières différentes : 1° ou bien toute l'activité du polonium est de la radioac- tivité induite par le voisinage de substances radioactives par elles-mêmes; le polonium aurait alors la faculté de s'activer atomi(juement d'une façon durable, faculté qui ne semble pas appartenir à une substance quelconque; 2" ou bien l'activité du polonium est une activité propre qui se détruit spontanément dans certaines conditions et peut persister dans certaines autres eonditions qui se RECHEIVCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 33 trouvent réalisées dans le minerai. Le phénomène de l'activation atomique au contact est encore si mal connu, que l'on manque de base pour se former une opinion co- hérente sur ce qui touche à cette question. Tout récemment a paru un travail de M. Marckwakl, sur le polonium (i). I\I. Marckvvald plonge une baguette de bismuth pur dans une solution chlorhydrique du bismuth extiait du ré- sidu de traitement de la pechblende. Au bout de quelque temps la baguette se recouvre d'un dépôt très actif, et la solution ne contient plus que du bismuth inactif. M. Marckwald obtient aussi un dépôt très actif en ajoutant du chlorure d'étain à une solution chlorhydrique de bismuth radioactif. M. Marckwald conclut de là que l'élément actif est analogue au tellure et lui donne le nom de radiotellure. La matière active de M. Marck- wald semble identique au polonium, par sa provenance et par les rayons très absorbables qu'elle émet. Le choix d'un nom nouveau pour cette matière est certainement inutile dans l'état actuel de la question. Préparation du chlorure de radium pur. — Le pro- cédé que j'ai adopté pour extraire le chlorure de radium pur du chlorure de baryum radifère consiste à soumettre le mélange des chlorures à une cristallisation fractionnée dans l'eau pure d'abord, dans l'eau additionnée d'acide chlorhydrique pur ensuite. On utilise ainsi la différence des solubilités des deux chlorures, celui de radium étant moins soluble que celui de baryum. Au début du fractionnement on emploie l'eau pure distillée. On dissout le chlorure et l'on amène la dissolu- tion à être saturée à la température de l'ébullition, jniis on laisse cristalliser par refroidissement dans une capsule couverte. Il se forme alors au fond de beaux cristaux adhérents, et la dissolution saturée, surnageante, peut être facilement décantée. Si l'on évapore à sec un échantillon de cette dissolution, on trouve que le chlorure obtenu (') Berichte d. deuisch. clieni. Gesell., juin 1902 et décembre 1902. C. 3 34 M. CURIE. est environ cinq fois moins actif que celui qui a crislal- lisé. On a ainsi partagé le chlorure en deux portions : AetB, la portion A étant beaucoup plus active que la portion B. On recommence sur chacun des chlorures A et B la même opération, et l'on obtient, avec chacun d'eux, deux por- tions nouvelles. Quand la cristallisation est terminée, on réunit ensemble la fraction la moins active du chlorure A et la fraction la plus active du chlorure B, ces deux ma- tières ayant sensiblement la même activité. On se trouve alors avoir trois portions que l'on soumet à nouveau au même traitement. On ne laisse pas augmenter constamment le nombre des portions. A mesure que ce nombre augmente, l'acti- vité de la portion la plus soluble va en diminuant. Quand cette portion n'a plus qu'une activité insignifiante, on l'élimine du fractionnement. Quand on a obtenu le nombre de portions que l'on désire, on cesse aussi de fractionner la portion la moins soluble (la plus riche en radium), et on l'élimine du fractionnement. On opère avec un nombre constant de portions. Après chaque série d'opérations, la solution saturée provenant d'une portion est versée sur les cristaux provenant de la portion suivante; mais si, après l'une des séries, on a éli- miné la fraction la plus soluble, après la série suivante on fera, au contraire, une nouvelle portion avec la fraction la plus soluble, et l'on éliminera les cristaux qui consti- tuent la portion la plus active. Par la succession alterna- tive de ces deux modes opératoires on obtient un méca- nisme de fractionnement très régulier, dans lequel le nombre des portions et l'activité de chacune d'elles restent constants, chaque portion étant environ cinq fois plus active que la suivante, et dans lequel on élimine d'un côté (à la queue) un produit à peu près inactif, tandis que Ton recueille de l'autre côté (à la tête) un chlorure enrichi en radium. La quantité de matière contenue dans RECHERCHP:S sur les substances IlAniOACTIVES. 35 les porlions va, d'ailleurs, nécessairemenl en diminuant, et les portions diverses contiennent d'autant moins de matière qu'elles sont plus actives. On opérait au début avec six portions, et l'activité du chlorure éliminé à la queue n'était que o,i de celle de l'uranium. Quand on a ainsi éliminé en grande partie la matière inactive et que les portions sont devenues petites, on n'a plus intérêt à éliminer à une activité aussi faible; on sup- prime alors une portion à la queue du fractionnement et l'on ajoute à la télé une portion formée avec le chlorure actif précédemment recueilli. On recueillera donc main- tenant un chlorure plus riche en radium que précédem- ment. On continue à appliquer ce système jusqu'à ce que les cristaux de tête représentent du chlorure de radium pur. Si le fractionnement a été fait d'une façon très com- plète, il reste à peine de très petites quantités de tous les produits intermédiaires. Quand le fractionnement est avancé et que la quantité de matière est devenue faible dans chaque portion, la séparation par cristallisation est moins efficace, le refroi- dissement étant trop rapide et le volume de solution à décanter trop petit. On a alors intérêt à additionner l'eau d'une proportion déterminée d'acide chlorhjdrique ; celle proportion devra aller en croissant à mesure que le frac- tionnement avance. L'avantage de celte addition consiste à augmenter la quantité de la dissolution, la solubilité des chlorures étant moindre dans l'eau chlorhjdrique que dans l'eau pure. De plus, le fractionnement est alors très efficace; la difîe- rence entre les deux fractions provenant d'un même j)ro- duit est considérable ; en emplovant de l'eau avec beaucou[) d'acide, on a d'excellentes séparations, et l'on peut opé- rer avec trois ou quatre porlions seulement. On a tout avantage à employer ce procédé aussitôt que la quantité 36 M. CUlllE. de matière est devenue assez faible pour que l'on puisse opérer ainsi sans inconvénients. Les cristaux, qui se déposent en solution très acide, ont la forme d'aiguilles très allongées, qui ont absolu- ment le même aspect pour le chlorure de barjum et pour le cblorure de radium. Les uns et les autres sont biréfrin- gents. Les cristaux de chlorure de barjum radifère se déposent incolores, mais, quand la proportion de radium devient suffisante, ils prennent au bout de quelques heures une coloration jaune, allant à l'orangé, quelque- fois une belle coloration rose. Cette coloration disparaît par la dissolution. Les cristaux de chlorure de radium pur ne se colorent pas, ou tout au moins pas aussi rapidement, de sorte que la coloration paraît due à la présence simul- tanée du baryum et du radium. Le maximum de coloration est obtenu pour une certaine concentration en radium, et l'on peut, en se basant sur cette propriété, contrôler les progrès du fractionnement. Tant que la portion la plus active se colore, elle contient une quantité notable de barjum; quand elle ne se colore plus, et que les portions suivantes se colorent, c'est que la première est sensible- ment du chlorure de radium pur. J'ai remarqué parfois la formation d'un dépôt composé de cristaux dont une partie restait incolore, alors que l'autre partie se colorait. Il semblait possible de séparer les cristaux incolores par triage, ce qui n'a pas été essajé. A la fin du fractionnement, le rapport des activités des portions successives n'est ni le même, ni aussi régulier qu'au début; toutefois, il ne se produit aucun trouble sérieux dans la marche du fractionnement. La précipitation fractionnée d'une solution aqueuse de chlorure de barjum radifère par l'alcool conduit aussi à l'isolement du chlorure de radium qui se précipite en pre- mier. Cette méthode que j'emplojais au débuta été ensuite RECHKllCHEvS SUR LES SUBSTANCES IlADIOACTI VES. 3n abandonnée pour celle qui vient d'être exposée et qui oflre plus de régularité. Cependant, j'ai encore quelquefois employé la précipitation par l'alcool pour purifier le chlorure de radium qui contient une petite quantité de chlorure de baryum. Ce dernier reste dans la dissolution alcoolique légèrement aqueuse et peut ainsi être enlevé. M. Giesel, qui, dès la publication de nos premières recherches, s'est occupé de la préparation des corps radioactifs, recommande la séparation du baryum et du radium par la cristallisation fractionnée dans l'eau du mélange des bromures. J'ai pu constater que ce procédé est en effet très avantageux, surtout au début du frac- tionnement. Quel que soit le procédé de fractionnement dont on se sert, il est utile de le contrôler par des mesures d'activité. Il est nécessaire de remarquer qu'un composé de radium qui était dissous, et que l'on vient de ramener à l'état solide, soit par précipitation, soit par cristallisation, possède au début une activité d'autant moins grande qu'il est resté plus longtemps en dissolution. L'activité augmente ensuite pendant plusieurs mois pour atteindre une certaine limite, toujours la même. L'activité finale est cinq ou six fois plus élevée que l'activité initiale. Ces variations, sur lesquelles je reviendrai plus loin, doivent être prises en considération pour la mesure de l'activité. Bien que l'activité finale soit mieux définie, il est plus j^ratique, au cours d'un traitement chimique, de mesurer l'activité initiale du produit solide. L'activité des substances fortement radioactives est d'un tout autre ordre de grandeur que celle du minerai dont elles proviennent (elle est jo^ fois plus grande). Quand on mesure cette radioactivité par la méthode qui a été exposée au début de ce travail (appareil ^^^ i), on ne peut pas augmenter^ au delà d'une certaine limite, la charge que l'on met dans le plateau du quartz. Cette 38 M. CURIE. charge, dans nos expériences, était de zjooos an maxi- mum, correspondant à une quantité d'électricité dégagée égale à 25 unités électrostatiques. Nous pouvons mesurer des activités qui varient, dans le rapport de i à 4ooo, en employant toujours la même surface pour la substance active. Pour étendre les limites des mesures, nous faisons varier cette surface dans un rapport connu. La substance active occupe alors sur le plateau B une zone circulaire centrale de ravon connu. L'activité n'étant pas, dans ces conditions, exactement propor- tionnelle à la surface, on détermine expérimentalement des coefficients qui permettent de comparer les activités à surface active inégale. Quand cette ressource elle-même est épuisée, on est obligé d'avoir recours à l'emploi d'écrans absorbants et à d'autres procédés équivalents sur lesquels je n'insisterai pas ici. Tous ces procédés, plus ou moins imparfaits, suf- fisent cependant pour guider les reclierches. Nous avons aussi mesuré le courant qui traverse le con- densateur quand il est mis en circuit avec une batterie de petits accumulateurs et un galvanomètre sensible. La nécessité de vérifier fréquemment la sensibilité du galva- nomètre nous a empêchés d'employer cette méthode pour les mesures courantes. Détermination du poids atomique du radium (' ). — Au cours de mon travail, j'ai, à plusieurs reprises, déter- miné le poids atomique du métal contenu dans des échan- tillons de chlorure de barjum radifère. Chaque fois qu'à Ja suite d'un nouveau traitement j'avais une nouvelle pro- vision de chlorure de baryum radifère à traiter, je poussais la concentration aussi loin que possible, de façon à obtenir (•) M"* Curie, Comptes rendus, i3 novembre 1899, ^^^^ J900 et 21 juillet 1902. ÎIECIIERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. Sq (le 0^, I à 08,5 de malière contenant presque tonte l'acti- vité du mélange. De cette petite quantité de malière je précipitais par l'alcool ou l'acide chlorlijdrique quelques milligrammes de chlorure qui étaient destinés à l'analvse spectrale. Grâce à son excellente méthode, Dcmarçay n'avait besoin que de cette quantité minime de matière pour obtenir la photographie du spectre de l'étincelle. Sur le produit qui me restait je faisais une détermination de poids atomique. J'ai employé la méthode classiquequi consiste à doser, à l'état de chlorure d'argent, le chlore contenu dans un poids connu de chlorure anhydre. Comme expérience de contrôle, j'ai déterminé le poids atomique du baryum par la même méthode, dans les mêmes conditions et avec la même quantité de matière, o^, 5 d'abord, 0^,1 seule- ment ensuite. Les nombres trouvés étaient toujours compris entre i3- et i38. J'ai vu ainsi que cetle méthode donne des résultats satisfaisants, même avec une aussi faible quantité de matière. Les deux premières déterminations ont été faites avec des chlorures, dont l'un était 280 fois et l'autre 600 fois plus actif que l'uranium. Ces deux expériences ont donné, à la précision des mesures près, le même nombre que l'expérience faite avec le chlorure de baryum pur. On ne pouvait donc espérer de trouver une différence qu'eu employant un produit beaucoup plus actif. L'expérience suivante a été faite avec un chlorure dont l'activité était environ 35oo fois plus grande que celle de l'uranium; cette expérience permit, pour la première fois, d'aperce- voir une différence petite, mais certaine; je trouvais, pour le poids atomique moyen du métal contenu dans ce chlo- rure, le nombre \/]0, qui indiquait que le poids atomique du radium devait être plus élevé que celui du baryum. En employant des produits de plus en plus actifs et pré- sentant le spectre du radium avec une intensité croissante, 4o M. CURIE. je constatais que les Dombres obtenus allaient aussi en croissant, comme on peut le voir dans le Tableau suivant (A indique l'activité du chlorure, celle de l'uranium étant prise comme unité; M le poids atomique trouvé : A. M. 35oo 140 le spectre du radium est très faible 4700 141 . ,r r^[ le spectre du radium est fort, mais celui du 7500 145,8 / , . , , ( baryum domine de beaucoup Ordre \ „ « \ l^s deux spectres ont une importance à de f ( peu près égale grandeur, i ^ Me baryum n'est présent qu'à l'état de 10''. ) " ( trace. Les nombres de la colonne A. ne doivent être con- sidérés que comme une indication grossière. L'appré- ciation de l'activité des corps fortement radioactifs est, en effet, difficile, pour diverses raisons dont il sera question plus loin. A la suite des traitements décrits plus haut j'ai obtenu, en mars 1902, 0^,12 d'un chlorure de radium, dont Demarçay a bien voulu faire l'analyse spectrale. Ce chlorure de radium, d'après l'opinion de Demarçay, était sensiblement pur; cependant son spectre présentait encore les trois raies principales du baryum avec une in- tensité notable. J'ai fait avec ce chlorure quatre détermi- nations successives dont voici les résultats : Chlorure de radium Chlorure anhydre. d'argent. M. I.... . o,ii5o 0, ii3o 220,7 J[... . o,ii48 0,1119 223,0 IH... . o,iii35 0, 1086 222,8 IV... . 0,10925 0,10645 223,1 J'ai entrepris alors une nouvelle purification de ce chlorure, et je suis arrivée à obtenir une matière beaucoup RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. /\l plus pure encore, dans le spectre de laquelle les deux raies les plus fortes du baryum sont très faibles. Étant donnée la sensibilité de la réaction spectrale du baryum, Demarçaj estime que ce chlorure purifié ne contient que « des traces minimes de barjum incapables d'influencer d'une façon appréciable le poids atomique». J'ai fait trois déterminations avec ce chlorure de radium parfaitement pur. Voici les résultats : Chlorure de radium Chlorure anhydre. d'argent. M. I 0,09192 o, 08890 225,3 II 0,08936 0,08627 223,8 III... 0,08839 0,08^89 224,0 Ces nombres donnent une moyenne de 223. Ils ont été calculés, de même que les précédents, en considérant le radium comme un élément bivalent, dont le chlorure a la formule RaCI-, et en adoptant pour l'argent et le chlore les nombres Ag- = 107 , 8 ; Cl := 35 , 4. Jl résulte de ces expériences que le poids atomique du radium est Ra = 225. Je considère ce nombre comme exact à une unité près. Les pesées étaient faites avec une balance apériodique Curie, parfaitement réglée, précise au vingtième de milli- gramme. Cette balance, à lecture directe, permet de faire des pesées très rapides, ce qui est une condition essen- tielle pour la pesée des chlorures anhydres de radium et de baryum, (jui absorbent lentement de l'eau, malgré la présence de corps desséchants dans la balance. Les ma- tières à peser étaient placées dans un creuset de platine; ce creuset était en usage depuis longtemps, et j'ai vérifié que son poids ne variait pas d'un dixième de milligramme au cours d'une opération. Le chlorure hydraté obtenu par cristallisation était in- troduit dans le creuset etchaufl'é à l'étuve pour ctre trans- 42 M. CURIE. formé en chlorure anhydre. L'expérience moDlre que, lorsque le chlorure a été maintenu quelques heures à loo", son poids ne varie plus, même lorsqu'on fait monter la température à 200'' et qu'on l'y maintient pendant quel- ques heures. Le chlorure anhydre ainsi obtenu constitue donc un corps parfaitement défini. Voici une série de mesures relatives à ce sujet: le chlo- rure (i*^^) est séché à l'étuve à 55'^ et placé dans un ex- siccateur sur de l'acide phosphorique anhydre; il perd alors du poids très lentement, ce qui prouve qu'il con- tient encore de l'eau; pendant 12 heures, la perte a été de 3"'s. On reporte le chlorure dans l'étuve et on laisse la température montera 100°. Pendant cette opération, le chlorure perd 6"'^, 3. Laissé dans Tétuve pendant 3 heures i5 minutes, il perd encore 2'"^, 5. On maintient la tempé- rature pendant 45 minutes entre 100" et 120^, ce qui en- traîne une perle de poids de o™»,i. Laissé ensuite 3o mi- nutes à 125°, le chlorure ne perd rien. Maintenu ensuite pendant 3o minutes à i5o°, il perd o™s^ i . Enfin chauffé pendant 4 heures à 200°, il éprouve une perte de poids de o'"^, i5. Pendant toutes ces opérations, le creuset a varié de o"'^, o5. Après chaque détermination de poids atomique, le ra- dium était ramené à l'état de chlorure de la manière sui- vante : la liqueur contenant après le dosage l'azotate de radium et l'azotate d'argent en excès était additionnée d'acide chlorhydrique pur; on séparait le chlorure d'ar- gent par filtration ; la liqueur était évaporée à sec plu- sieurs fois avec un excès d'acide chlorhydrique pur. L'expérience montre qu'on peut ainsi éliminer complète- ment l'acide azotique. Le chlorure d'argent du dosage était toujours radioactif et lumineux. Je me suis assurée qu'il n'avait pas entraîné de quantité pondérable de radium, en déterminant la quantité d'argent qui y était contenue. A cet effet, le chlo- RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES R AniOACTI VES. 4^ riire d 'argent fonda contenu dans le creuset était réduit par l'hydrogène résultant de la décomposition de l'acide chlor- hj'drique étendu par le zinc; après lavage, le creuset était pesé avec l'argent métallique qui y était contenu. J'ai constaté également, dans une expérience, que le poids du chlorure de radium régénéré était retrouvé le même qu'avant l'opération. Dans d'autres expériences, je n'attendais pas, pour commencer une nouvelle opération, que toutes les eaux de lavage fussent évaporées. Ces vérifications ne comportent pas la même précision que les expériences directes; elles ont permis toutefois de s'assurer qu'aucune erreur notable n'a été commise. D'après ses propriétés chimiques, le radium est un élé- ment de la série des alcalino-terreux. 11 est dans cette série l'homologue supérieur du'baryum. D'après son poids atomique, le radium vient se placer également, dans le Tableau de MendeleefT, à la suite du baryum dans la colonne des métaux alcalino-terreux et sur la rangée qui contient déjà l'uranium et le tho- rium. Caractères des sels de radium. — Les sels de ra- dium : chlorure, azotate, carbonate, sulfate, ont le même aspect que ceux de baryum, quand ils viennent d'êlre pré- parés à l'état solide, mais tous les sels de radium se co- lorent avec le temps. Les sels de radium sont tous lumineux dans l'obscu- rité. Par leurs propriétés chimiques, les sels de radium sont absolument analogues aux sels correspondants de baryum. Cependant le chlorure de radium est moins soluble que celui de baryum-, la solubilité des azotates dans l'eau semble être sensiblement la même. Les sels de radium sont le siège d'un dégagement de chaleur spontané et continu. 44 M. CURIE. Fractionnement du chlorure de baryum ordinaire. — Nous avons cherché à nous assurer si le chlorure de baryum du commerce ne conlenait pas de petites quan- tités de clilorure de radium inappréciables à notre appa- reil de mesures. Pour cela, nous avons entrepris le frac- tionnement d'une grande quantité de chlorure de barjum du commerce, espérant concentrer par ce procédé la trace de chlorure de radium si elle s'y trouvait. 5o^8 de chlorure de barjum du commerce ont été dis- sous dans l'eau; la dissolution a été précipitée par de l'acide chlorhydrique exempt d'acide sulfurique, ce qui a fourni 20''^ de chlorure précipité. Celui-ci a été dissous dans l'eau et précipité partiellement par l'acide chlorhy- drique, ce qui a donné %^^^ 5 de chlorure précipité. Ce chlorure a été soumis à la méthode de fractionnement employée pour le chlorure de baryum radifère, et l'on a éliminé à la tête du fractionnement lo^ de chlorure correspondant à la portion la moins soluble. Ce chlorure ne montrait aucune radioactivité dans notre appareil de mesures; il ne contenait donc pas de radium; ce corps est, par suite, absent des minerais qui fournissent le baryum. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 4^ CHAPITRE III. 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 pro- priété d'ioniser l'air et de le rendre conducteur, soit en- core leur faculté de provoquer la fluorescence de certaines substances. En parlant dorénavant de ces diverses ma- nières d'opérer, j'emploierai, pour abréger, les expres- sions : méthode radiographique, méthode électrique, mé- thode fluoroscopique. Les deux premières ont été employées dès le début pour l'étude des rayons uraniques; la méthode fluorosco- pique ne peut s'appliquer qu'aux substances nouvelles, fortement radioactives, car les substances faiblement radioactives telles que l'uranium et le thorium ne pro- duisent pas de fluorescence appréciable. La méthode élec- trique 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 résul- tats 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 sen- sible, 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 46 M. CURIE. 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 com- plexe; les portions du rayonnement absorbées par les différents récepteurs peuvent différer entre elles quantita- tivement 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 dési- rons observer; une partie de cette énergie peut se trouver transformée en chaleur, en émission de rayonnements se- condaires 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 na- ture de ce récepteur. Comparons deux échantillons radioactifs dont l'un con- tient du radium et l'autre du polonium, et qui sont éga- lement actifs dans l'appareil à plateaux de la figure i. Si l'on recouvre chacun d'eux d'une feuille mince d'alu- minium, 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 mé- thode 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 tho- rium. 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 tho- rium. Enfin, l'action ionisante sur l'air est aussi considé- rablement plus intense, dans le rapport de lo^ environ. Mais il n'est, à vrai dire, plus possible d'évaluer V inten- sité 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 pla- teaux 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 dis- pose ; c'est ainsi que, pour le polonium très actif, le cou- rant 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 réa- lisées, 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 ap- proximation grossière. Nature complexe du rayonnement. — Les travaux de divers physiciens (MM. Becquerel, INIeyer et von Schvvei- dler, Giesel, Villard, Rutherford, M. et M""^ Curie) ont montré que le rayonnement des substances radioactives est un rayonnement très complexe. 11 convient de distin- guer 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. 48 M. CURIE. 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 catho- diques, 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 pou- voir de pénétration qui varie dans des limites très éten- dues, 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 recti- ligne 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 tra- jectoires circulaires dont le rayon varie dans des limites étendues. Si la cuve est placée sur une plaque photogra- phique 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 dé- crivent, 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 réa- lisée sous cette forme, et Ton verra dans la suite quelles sont les expériences qui montrent l'action du champ ma- gnétique 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 ca- thodiques 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'é- lectricité 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 obser- vations 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 pré- parés 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 radio- activité 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. — Bec- querel, Comptes rendus, 11 décembre 1899, (0 P. CuiUE, Comptes rendus, 8 janvier 1900. RECHERCMKS SUIl LES SUBSTANCES R AniOACTI VES, 0 I Voici les expériences qui prouvent qu'une partie du rayonnement du radium et une partie seulement est con- stituée par des rayons facilement déviables (rayons [i). Ces expériences ont été faites par la méthode élec- trique (' ). 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 pla- teau P' est relié à un électromètre et à un quarlz piézo- électrique. On mesure l'intensité du courant qui passe dans l'air sous l'influence des radiations. Ou peut à vo- P E P B" 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 0 2 M. CURIE. 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'ail- leurs déjà complètement déviée par un champ de 2000 unités, et la proportion de rayons supprimés n'ang- mente 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 faci- lement 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 rayon- nement très important, en apparence non déviable, ob- servé à petite distance de la source radiante, était consti- tué 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 con- densateur, 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 diffici- lement 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 diffé- rente; 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'inter- viennent 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 dé- crire. Quand j'indique la proportion des rayons déviés par l'aimant, il s'agit seulement des radiations suscep- tibles d'actionner un courant dans le condensateur. En employant comme réactif des rayons de Becquerel la 54 M. CURIE. 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 dé- viation 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 rece- vant 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 con- fondent 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 sen- sible d'une plaque photographique AC enveloppée de pa- pier noir. Le tout était placé entre les pôles d'un électro- aimant, 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 di- vers écrans absorbants (papier, verre, métaux), une por- tion du spectre se trouve supprimée, et l'on constate que les rayons les plus déviés par le champ magnétique, autre- ment 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 com- mence 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 catho- diques sont, comme l'a montré M. Perriii, chargés d'élec- tricité 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 déga- gement continu d'électricité négative. Nous avons constaté qu'il en est de même pour les rayons déviables ^ du ra- dium. 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. 56 M. CURIE. 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 ra- diante 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 expé- riences qui précèdent, que la charge des rayons du pro- duit radiant employé était faible. Pour constater un faible dégagement d'électricité sur le conducteur qui absorbe les rajons, il faut que ce con- ducteur 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 der- nier 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 dé- viation 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 con- ductibilité 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. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 5^] mélallique t à l'éleclromètre; disque et tige sont com- plètement 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'on- nemenl du sel de barjum radifère R, placé à l'extérieur dans une auge en plomb (*). Les rayons émis par le ra- dium traversent l'enveloppe métallique et la lame iso- lante/?/?, 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 piézoélec- trique. 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 fis- sure 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. 58 M. CURIE. paraffine pour l'isolant^ les résiillals obtenus ont été les mêmes. Le courant diminue quand on éloigne la source ra- diante R, ou quand on emploie un produit moins actif. Nous avons encore obtenu les mêmes résultats en rem- plaçant le disque MM par un cylindre de Faraday rempli d'air, mais enveloppé extérieurement par une matière iso- lante. 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 catho- diques 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 né- gative. On peut de même concevoir que le radium envoie dans l'espace des particules chargées négativement. Un échantillon de radium renfermé dans une enve- loppe 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 parti- cules 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 en- tendu 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. 6o 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 dévia- bles [^ 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 direc- tion 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 lon- gueur 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 con- tinue 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 direc- tion 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 dévia- tion 0, qui Cet la distance des points, où la nouvelle direc- tion 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, e¥l a-) 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 par- ticule, 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 m H p = — V. ' e 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 pre- mière indication à ce sujet. Elles ont donné pour le rap- port — une valeur approchée égale à lo' unités électro- magnétiques absolues, et pour v une grandeur égale à 02 M. CURIE. 1,6 X lo'o. Ces valeurs sont du même ordre de gran- deur que pour les rayons cathodiques. Des expériences précises ont été faites sur le même sujet par M. Kaufmann ( ' ). Ce physicien a soumis un fais- ceau 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 direc- tion, normale à la direction primitive du faisceau. L'im- pression produite sur une plaque normale au faisceau pri- mitif 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 Town- send (■-) nous devons admettre que la particule en mou- vement, qui constitue le rayon, possède une charge e égale à celle transportée par un atome d'hydrogène dans l'élec- trolyse, celte charge étant la même pour tous les rayons. On est donc conduit à conclure que la masse de la par- ticule m va en augmentant quand la vitesse augmente. Or, des considérations théoriques conduisent à conce- voir 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 parti- cule est au moins en partie une masse apparente ou masse électromagnétique. iVI. Abraham ( * ) va plus loin et sup- pose que la masse de la particule est entièrement une masse électromagnétique. Si dans cette hypothèse on cal- cule 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 con- stante 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'éta- blir 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 e — et ^' : m c 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"\ 1,17 » '.2,48 » / 1 I ' ^ ' • [ pour les rayons du ra- '''«^^ '^ '^^'^'> ' ( tlium (Kaufmann). 0,77 » 2,7'>. » j o,()3 « î>. ,83 » i 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. 64 M. CURIE. pour les rayons du radium de vitesse relativement faible serait la même que la valeur de — pour les rayons catho- diques. 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 ra- pides 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 rayon- nement 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 rayonne- ment du radium. — Gomme je l'ai déjà dit, la propor- tion des rayons ^ va en augmentant, à mesure qu'on s'é- loigne 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 pré- sence 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 mé- thode 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 con- tenait que des rayons déviables. (') HriCQUEREL, Comptes rendus des 2G janvier et iG février iqo3. (■-) ViLLARD;, Comptes rendus^ t. CXW, p. loio. G. 5 6() M. cur, ii:. Voici les résultats numériques obtenus clans des expé- riences 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 ob- servée 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 : , 14 17 i4 '6 14 ïi On voit, qu'à partir d'une certaine distance, la propor- tion 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 épais- seur de verre et d'air, avant d'enlrer dans le condensa- teur. d en centimètres. 9,5 3,3 4,' 5,9 / 1 j 9,^> .t,3 '■^9 17,'^. Pour loode rayons non déviés 33 33 ?.ï iG «4 H) 9 9 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 forte- ment 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 principa- lement les rayons a. Le produit étant placé à 5"" du con- densateur, 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'alu- minium, 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 sur- tout par la couche superficielle de la matière radiante. Quand on fait varier l'épaisseur de la couche de la ma- tière radiante, l'intensité du courant augmente avec cette épaisseur; l'augmentation n'est pas proportionnelle à l'ac- croissement 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 condensa- teur, 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 mé- thode électrique. Quand on opère par la méthode radio- graphique, certains résultats semblent, en apparence, être en contradiction avec ce qui précède. Dans les expé- riences 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 seule- ment. 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 dé- viables [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 for- mer 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 dis- tance 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 prolon- gement 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 beau- coup moins profonde. D'après les expériences de M. Bec- querel, les rajons ^ très fortement déviables du radium (ceux dont la vitesse est relativement faible) sont forte- ment diffusés par un écran d'aluminium deo""",[ d'épais- seur; 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 fais- ceau 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 centi- mètres), 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 fais- ceau 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 tra- versent 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 ra- dioactifs. — 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 ura- nique (-) et prouvé qu'elle était hélérogène. M. Owens a conclu de même pour les rajons thoriques (^). Quand vint ensuite la découverte des substances fortement ra- dioactives, le pouvoir pénétrant de leurs rajons fut aussi- tôt étudié par divers phjsiciens (Becquerel, Mejer et von Schweidler, Curie, Rutherford). Les premières observa- tions 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 dispo- sitif expérimental employé. Ces réserves étant ("ailes, on peut chercher à coor- donner les diverses expériences et à exposer l'ensemble des résultats acquis. Les corps radioactifs émettent des rayons qui se pro- pagent dans l'air et dans le vide. La propagation est rec- liligne; 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 ré- cepteur. Diverses expériences qui prouvent la pro|)aga- tion 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 con- naître. 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 élec- triques, 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 sor- taient 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 20 3o 40 DO (io 70 100 A partir d'une certaine distance, l'intensité du rayon- nement 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 fon- damentale entre le radium et le polonium. Le radium i. {i X d' '■) X 10" 127 i3 38 I ■) 17,4 ]6 10,5 17 6,9 ' / 4,7 17 3,8 19 1,65 17 RKCFIKIK.HES SIR LKS SUBSTAIVCES R AniOACïI V ES. ^O y émet des rajons capables de traverser une grande épais- seur 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 frac- tion 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'épais- seur 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 satu- ration était sensiblement atteint dans tous les cas. Je dé- signe par a l'activité de la substance radiante, celle de Furanium étant prise comme unité. FracLioti du rayonnement transmise a. par la hime. Chlorure de baryum radifèrc. . . . 5? o,3-2 Bromure » . . . 43 o,3o Chlorure » . . . 1200 o,3() Sulfate » 5ooo o,'-^^U Sulfate » lOOOO 0 , 3-2 Bismuth à poloniuui mctalliciue.. 0,2'2 Comnosés d'uranc 0,'20 Composés de thorium en couche mince.. G, 38 (') INI. et M'"" Curie, Rapports au Congrès lyoo. 7i M. CURIK. On volt que des composés radifères de naUire el d'acli- vilé 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, polo- nium, uranium. Ces résultats sont analogues à ceux qui ont été publiés par M. Rutherford dans un Mémoire relatif à cette ques- tion ('). 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 diffé- rente pour le polonium et le radium et que, pour ce der- nier, 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 absor- bables, 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 rayon- nements. 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 sui- vant : Les deux plateaux d'un condensateur VP et P'P' ( fi,:r- 8) sont horizontaux et abrités dans une boite uiétailique BBBB en rela- tion avec la terre. Le corps actif A, situé dans une boîte métal- lique 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 produc- tion 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 au- dessus), aucun courant ne passe : les rajons ne pénètrent pas dans le condensateur. Quand on diminue la dis- tance AT, l'apparition des rajons dans le condensateur se fait d'une manière assez brusque, de telle sorte que, 76 M, CURIE. 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 rap- procher 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 frac- tion 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'alu- minium 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 va- leurs de la distance AT, la fraction du rayonnement trans- mise par un écran formé par 4 feuilles très minces d'alu- minium 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 iden- tiques 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 ^8 M. CURIE. cela aurait lieu pour un ravonnemenlliomogène el transmis par la laine sans changement de nature. Voici quelques résultats numériques relatifs à ces ex- périeiïces : Pour une distance AT égale à i*^'",5, un écran en alu- minium mince transmet la fraction o,5i du rayonnement (ju'il reçoit quand il agit seul, et la fraction o,34 seu- lement 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 suc- cession 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. o,7-i 0,69 0,78 0,94 o,7> 0,95 0,77 0,91 0,70 o,9'2 '>,77 0,93 0,69 0,91 0,79 0,68 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'alumi- nium de o""",©! d'épaisseur; cette lame était placée tou- jours 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 péné- trants Y sont, au contraire, de nature diflerente. Les expé- riences de divers physiciens, notanmient de MM. Meyeret von Schweidler ('), montrent clairement que, si l'on consi- dère 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 inter- viennent à peine, parce que ces rayons sont pratique- ment 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'épais- seur 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 en- fermé dans une ampoule de verre placée à lo^"^ du con- densateur 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 succes- sives par les nombres suivants : 0,09 0,78 Q)B4 0,82 De ces expériences il résulte que, quand l'épaisseur de plomb traversée croît de o"'"', i à 6""", le pouvoir péné- trant du rayonnement va en augmentant» J'ai constaté que, dans les conditions expérimentales indiquées, un écran de plomb de i'''",8 d'épaisseur trans- met 2 pour 100 du rayonnement qu'il reçoit; un écran de plomb de 5"", 3 d'épaisseur ti'ansmet encore o,4 RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. OI pour loo du rayonnement qu'il reçoit. J'ai constaté également que le rayonnement transmis par une épais- seur de plomb égale à l'^'^jD cornprend une forte proportion de rayons déviables (genre cathodique). Ces derniers sont donc capables de traverser non seule- ment 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'absorp- tion exercée par une lame d'aluminium de o""",oi d'épais- seur 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 do- minent et l'absorption est faible ; si l'on observe à petite distance, les rayons a dominent et l'absorption est d'au- tant 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. Bec- querel 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 ra- dium est enfermé dans un tube de verre et placé à assez grande distance d'un condensateur qui est lui-même en- fermé dans une boîte d'aluminium mince, il est indiffé- rent de placer l'écran contre la source ou contre le con- densateur; 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 cor- respondant bien à la largeur de la source. La même expé- rience 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. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 83 ombres géométriques parfaites. L*expérience avec l'alii- minium 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 positive- ment. 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. 84 M. CURIE. 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 pro- duction 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'in- terversion 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. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 85 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 5 \ • t 1 6,7 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 pro- bable d'après cela, que l'action transformatrice d'un écran est d'autant plus grande que cet écran est plus loin de la 86 M. CURIE. 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 0,53 Platine, épaisseur . 0,01 0,53 Plomb » 0, 1 0,55 Élain « o,oo5 1,07 Cuivre » o,o5 0,55 Laiton » o,oo5 1,07 Laiton » o,oo5 o,i5 Platine » 0,01 o,i5 Zinc » o,o5 o,i5 Plomb » 0,1 Le système plomb-aluminium s'est montré légère- ment 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 dié- lectriques liquides comme sur l'air, en leur communiquant une certaine conductibilité électrique ('). Voici com- ment était disposée l'expérience {/ig. 9). (') P. Curie, Comptes rendus de l'Académie des Sciences, 17 fé- vrier 1902. RECHKRCHES SLR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 8 Le liquide à expérimenter est placé dans un vase mé- tallique CDEF, dans lequel plonge un tube de cuivre mince AB ; ces deux pièces métalliques servent d'élec- trodes. 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 main- tient l'électromèlre au zéro à l'aide d'un quartz piézoélec- trique qui donne la mesure du courant. Le tube de cuivre MNM'IN', relié au sol, sert de tube de garde pour empê- cher 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 88 M. CURIE. 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 con- ductibilité 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 conducti- bilité 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 cou- rant 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 différem- ment; l'intensité du courant est proportionnelle à la ten- sion 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 ra- dium 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 jus- qu'à une limite bien plus élevée que pour les gaz. On pouvait, par analogie avec ce qui a lieu pour les gaz, cher- cher à abaisser la limite de proportionnalité en employant un rayonnement beaucoup plus faible. L'expérience a vé- rifié 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 repré- sentées 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 va- seline, l'amylène. Il est alors très facile d'étudier l'effet des rayons. L'huile de vaseline est beaucoup moins sen- sible à l'action des rayons que l'éther de pétrole. Il con- vient 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 -^ seu- lement 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 tempéra- ture 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 sursa- turée, absolument comme cela a lieu par l'action des rayons cathodiques et des rayons Runlgen. Sous l'influence des rayons émis par les substances ra- dioactives nouvelles, la distance explosive entre deux conducteurs métalliques pour une différence de poten- tiel donnée se trouve augmentée; autrement dit, le pas- sage de l'étincelle est facilité par l'action des rayons. En rendant conducteur, par l'action des substances ra- dioactives, l'air au voisinage de deux conducteurs métalli- ques, 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 ra- diante 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 provo- quent la fluorescence de certains corps. M. Curie et moi, nous avons tout d'abord découvert ce phénomène en fai- sant 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 forte- ment 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 lumi- neux 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. 9^ M. CURIE. rajons du radiiimàdes distances supérieures à 2*". Le sul- fure de zinc phosphorescent est rendu extrêmement lumi- neux, 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 fluo- rescence. 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 inter- position 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 trans- formation. 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 dé- crite par M. Villard). Ils altèrent également le sulfate d'uranyle et de potassium en le faisant jaunir. Le platino- cyanure 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 main- tient 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 RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. ()3 luminosité reparaît assez forte. Oq a donc, au moyen d'un corps fluorescent et d'un corps radioactif, réalisé un sys- tème 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 pro- duit, 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 spontané- ment lumineux ('). Les sels haloïdes, anhydres et secs, émettent une lumière particulièrement intense. Cette lu- minosité 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 lumi- nosité, 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 pro- duite 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 contien- nent une forte proportion de radium, sont également lumi- neuses ; on peut observer ce fait en plaçant la solution dans une capsule de platine qui, n'étant pas lumineuse elle- même, permet d'apercevoir la luminosité faible de la so- lution. Quand une solution de sel de baryum radifère contient des cristaux qui s'y sont déposés, ces cristaux sont lumi- neux 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 radi- fère. Quand ce sel vient de cristalliser, il a l'aspect du platinocyanure de baryum ordinaire, et il est très lumi- neux. 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 dé- bit 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 ra- dium 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 expli- qué 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 dégage- ment 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 porce- laine (2). (') Curie et Laborde, Comptes rendus, 16 mars igoS. (^) M. et M™* Curie, Comptes rendus, t. CXXIX, novembre 1899, p. 823. 96 M. CURIE. 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 co- loration 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 ca- thodiques. M. Giesel montre que l'on obtient des colora- tions 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 pré- sence des métaux alcalins. Avec les sels alcalins purs cristallisés on obtient des co- lorations plus variées et plus vives; le sel, primitivement blanc, devient bleu, vert, jaune brun, etc. M. Becquerel a montré que le phosphore blanc est trans- formé 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 pas- soire 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 pro- duit 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 radio- activité 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 ra- difères 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 oxygé- nés du chlore : le bromure dégage du brome. Ces transforma- tions 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 ba- ryum 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 98 M. CURIE. 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 fluo- rine est ensuite soumise à l'action du radium, une trans- formation 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 trans- formation se produit dans le verre, pendant qu'il est lu- mineux sous l'action des rayons du radium; cette trans- formation 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 pro- bable 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 nécessai- rement liées à un phénomène de transformation chimique ou physique de la substance qui émet la lumière. Radiographies. — L'action radiographique des nou- velles substances radioactives est très intense. Toutefois la manière d'opérer doit être très différente avec le polo- nium 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 pratique- ment 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'ob- jet à radiographier, éprouvent, en effet, une certaine dif- fusion 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 rou- geur 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 expo- sition d'une demi-heure apparut au bout de i5 jours, forma une ampoule et guérit en i5 jours. Une autre brû- lure, 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 sen- sibles 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 déve- loppement 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 tempé- rature. 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 am- biante, ou quand il est dans une enceinte à la tempéra- ture 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 conden- sateur. On mesurait l'action des rayons sur l'air du con- densateur, soit en laissant le tube dans l'air, soit en l'en- tourant 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 lumi- neux. Toutefois, une chauffe prolongée à température élevée a pour effet d'abaisser temporairement la radio- activité 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 sensi- blement supprimés par la chauffe. Avec le temps, le rayon- nement 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. CHAPITRE IV. LA RADIOACTIVITÉ INDUITE. Communication de la radioactivité à des substances primitivement inactives. — Au cours de nos recherches sur les substances radioactives, nous avons remarqué, J\j. Curie et moi, que toute substance qui séjourne pen- dant quelque temps au voisinage d'un sel radifère devient elle-même radioactive ('). Dans notre première publica- tion à ce sujet, nous nous sommes attachés à prouver que la radioactivité, ainsi acquise par des substances pri- mitivement inactives, n'est pas due à un transport de poussières radioactives qui seraient venues se poser à la surface de ces substances. Ce fait, actuellement certain, est prouvé en toute évidence par l'ensemble des expé- riences qui seront décrites ici, et notamment par les lois suivant lesquelles la radioactivité provoquée dans les substances naturellement inactives, disparaît quand on soustrait ces substances à l'action du radium. Nous avons donné au phénomène nouveau ainsi décou- vert le nom de radioactivité induite. Dans la même publication, nous avons indiqué les carac- tères essentiels de la radioactivité induite. Nous avons activé des lames de substances diverses, en les plaçant au voisinage de sels radifères solides et nous avons étudié la radioactivité de ces lames par la méthode électrique. Nous avons observé ainsi les faits suivants : i*' L'activité d'une lame exposée à l'action du radium augmente avec le temps de l'exposition en se rapprochant d'une certaine limite, suivant une loi asjmptotique. !4" Jj'activité d'une lame qui a été activée j)ar l'action (') M. el AI'"" Criiii;. Comptes rendus, CKS II VDIO ACTIVES . 1 OC) Quand on mesure la radioactivité de matières radi- fères par la méthode électrique au mojen de l'appareil {fis- O7 1'^^'' entre les plateaux devient également radio- actif; cependant, en envoyant un courant d'air entre les ])lateaux, on n'observe pas de baisse notable dans l'inten- sité du courant, ce qui prouve que la radioactivité ré- pandue dans l'espace entre les plateaux est peu impor- tante par rapport à celle du radium lui-même à l'état solide. Il en est tout autrement dans le cas du thorium. Les irrégularités que j'avais observées en mesurant la radio- activité des composés de thorium, provenaient du fait qu'à cette époque je travaillais avec un condensateur ouvert à l'air; or le moindre courant d'air produit un changement considérable dans l'intensité du courant, parce que la radioactivité répandue dans l'espace au voi- sinage du thorium est importante par rapport à la radio- activité de la substance. Cet effet est encore bien plus marqué pour l'actinium. Un composé très actif d'actinium paraît beaucoup moins actif quand on envoie un courant d'air sur la substance. L'énergie radioactive est donc renfermée dans le gaz sous une forme spéciale. M. Rutherford suppose que les corps radioactifs dégagent une émanation ou gaz maté- riel qui transporte la radioactivité. 11 considère ainsi l'émanation du thorium et l'émanation du radium. Nous pensons, M. Curie et moi, que le dégagement d'un gaz par le radium est une supposition non encore justifiée. L'émanation est pour nous de l'énergie radioactive accu- mulée dans le gaz sous une forme encore inconnue. Désactivation à V air libre des corps solides activés. — Un corps solide, qui a été activé par le radium dans une enceinte activante pendant un temps suffisant, et qui a été ensuite retiré de l'enceinte, se désactive àl'aîrlibre I 10 M. CURIE. suivant une loi d'allure exponentielle qui est la même pour tous les corps et qui est représentée par la formule suivante (* ) : I = \^{ae~^^ — {a — \)e~^^.), \q étant l'intensité initiale du rayonnement au moment où l'on retire la lame de l'enceinte, I l'intensité au temps t; a est un coefficient numérique a= 4«2o; 0( et ©2 sont des constantes de temps : 0, = 2420 secondes, 02= 1860 secondes. Au bout de 2 ou 3 heures cette loi se réduit sensiblement à une exponentielle simple, l'in- fluence de la seconde exponentielle sur la valeur de I ne se fait plus sentir. La loi de désactivation est alors telle que l'intensité du rayonnement baisse de la moitié de sa valeur en 28 minutes. Cette loi finale peut être consi- dérée comme caractéristique de la désactivation à l'air libre des corps solides activés par le radium. Les corps solides activés par l'actinium se désactivent à l'air libre suivant une loi exponentielle voisine de la précédente, mais cependant la désactivation est un peu plus lente (2). Les corps solides activés par le thorium se désactivent beaucoup plus lentement; l'intensité du rayonnement baisse de moitié en i 1 heures (^). Désactivation en enceinte close. Vitesse de destruc- tion de V émanation ('*). — Une enceinte fermée activée par le radium et soustraite ensuite à son action, se désactive suivant une loi beaucoup moins rapide que celle de la désactivation à Tair libre. On peut, par exemple, faire l'expérience avec un tube en verre que l'on active (') Curie et Danne, Comptes rendus, 9 février 1900. (2) Debierne, Comptes rendus, i^ février 1908. (3) RuTHERFORD, PfiU. Mag., février 1900. (*) P. Curie, Comptes rendus, 17 novembre 1902. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. I I I intérieurement, en le mettant pendant un certain temps en communication avec une solution d'un sel de radium. On scelle ensuite le tube à la lampe, et l'on mesure l'in- tensité du rayonnement émis à l'extérieur par les parois du tube, pendant que la désactivation se produit. La loi de désactivation est une loi exponentielle. Elle est donnée avec une grande exactitude par la formule I = lo e«. !(,, intensité du rayonnement initial; I, intensité du rayonnement au temps t ; 0, une constante de temps 0 = 4.970 x 10^ secondes. L'intensité du rayonnement diminue de moitié en 4 jours. Cette loi de désactivation est absolument invariable, quelles que soient les conditions de l'expérience (dimen- sions de l'enceinte, nature des parois, nature du gaz dans l'enceinte, durée de l'activation, etc.). La loi de désacti- vation reste la même, quelle que soit la température entre — i8o°etH-45o". Cette loi de désactivation est donc tout à fait caractéristique et pourrait servir à définir un étalon de temps absolument indépendant. Dans ces expériences, c'est l'énergie radioactive accu- mulée dans le gaz qui entretient l'activité des parois. Si, en effet, on supprime le gaz en faisant le vide dans l'enceinte, on constate que les parois se désactivent ensuite suivant le mode rapide de désactivation, l'inten- sité du rayonnement diminuant de moitié en 28 minutes. Ce même résultat est obtenu en substituant dans l'en- ceinte de l'air ordinaire à l'air activé. La loi de désactivation avec baisse de moitié en 4 jours est donc caractéristique de la disparition de l'énergie radioactive accumulée dans le gaz. Si l'on se sert de l'expression adoptée par M. Rulherford, on peutdireque 112 M. CURIE. l'émanation du radium disparaît spontanément en fonc- tion du temps avec baisse de moitié en 4 jours. L'émanation du thorium est d'une autre nature et disparaît beaucoup plus rapidement. Le pouvoir d'acti- vation diminue de moitié en i minute lo secondes envi- ron. L'émanation de l'actinium disparaît encore plus rapi- dement^ la baisse de moitié a lieu en quelques secondes. Variation d^actisdié des liquides activés et des solii- lutions radifères. — Un liquide quelconque devient radioactif lorsqu'il est placé dans un vase dans une enceinte activante. Si l'on retire le liquide de l'enceinte et qu'on le laisse à l'air libre, il se désactive rapidement en transmettant son activité au gaz et aux corps solides qui l'entourent. Si l'on enferme un liquide activé dans un flacon fermé, il se désactive bien plus lentement et l'acti- vité baisse alors de moitié en 4 jours, comme cela arrive- rait pour un gaz activé enfermé dans un vase clos. On peut expliquer ce fait en admettant que l'énergie radio- active est emmagasinée dans les liquides sous une forme identique à celle sous laquelle elle est emmagasinée dans les gaz (sous forme d'émanation). Une dissolution d'un sel radifère se comporte en partie d'une façon analogue. Tout d'abord, il est fort remar- quable que la solution d'un sel de radium, qui est placée depuis quelque temps dans une enceinte close, n'est pas plus active que de l'eau pure placée dans un vase contenu dans la même enceinte, lorsque l'équilibre d'activité s'est établi. Si l'on retire de l'enceinte la solution radifère et qu'on la laisse à l'air dans un vase largement ouvert, l'activité se répand dans l'espace, et la solution devient à peu près inactive, bien qu'elle contienne toujours le radium. Si alors on enferme cette solution désactivée dans un flacon fermé, elle reprend peu à peu, en une quin- RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. Il3 zaine de jours, une activité limite qui peut être considé- rable. Au contraire, un liquide activé qui ne renferme pas de radium et qui a été désactivé à l'air libre, ne reprend pas son activité quand on le met dans un flacon fermé. Théorie de la radioactivité. — Voici, d'après MM. Curie et Debierne, une théorie très générale qui per- met de coordonner les résultats de l'étude de la radio- activité induite, résultats que je viens d'exposer et qui constituent des faits indépendants de toute hypo- thèse (*). On peut admettre que chaque atome de radium fonc- tionne comme une source continue et constante d'énergie, sans qu'il soit, d'ailleurs, nécessaire de préciser d'où vient cette énergie. L'énergie radioactive qui s'accumule dans le radium tend à se dissiper de deux façons diffé- rentes : i" par rayonnement (rayons chargés et non chargés d'électricité); 2° par conduction, c'est-à-dire par transmission de proche en proche aux corps environnants, par l'intermédiaire des gaz et des liquides (dégagement d'émanation et transformation en radioactivité induite). La perle d'énergie radioactive, tant par rayonnement que par conduction, croît avec la quantité d'énergie accu- mulée dans le corps radioactif. Un équilibre de régime doit s'établir nécessairement, quand la double perte, dont je viens de parler, compense l'apport continu fait parle radium. Cette manière de voir est analogue à celle qui est en usage dans les phénomènes calorifiques. Si, dans l'intérieur d'un corps, il se fait, pour une raison quel- conque, un dégagement continu et constant de chaleur, la chaleur s'accumule dans le corps, et la température s'élève, jusqu'à ce que la perte de chaleur par rayonne- {') Curie et Debiernr, Comptes rendus, 29 juillet 1901. c. I l4 M. CURIE. ment et par conduction fasse équilibre à l'apport continu de chaleur. En général, sauf dans certaines conditions spéciales, l'activité ne se transmet pas de proche en proche à tra- vers les corps solides. Lorsqu'on conserve une dissolution en tube scellé, la perte par rayonnement subsiste seule, et l'activité radiante de la dissolution prend une valeur élevée. Si, au contraire, la dissolution se trouve dans un vase ouvert, la perte d'activité de proche en proche, par con- duction, devient considérable, et lorsque l'état de régime est atteint, l'activité radiante de la dissolution est très faible. L'activité radiante d'un sel radifère solide, laissé à l'air libre, ne diminue pas sensiblement, parce que la propaga- tion de la radioactivité par conduction ne se faisant pas à travers les corps solides, c'est seulement une couche superficielle très mince qui produit la radioactivité induite. On constate, en effet, que la dissolution du même sel produit des phénomènes de radioactivité induite beaucoup plus intenses. Avec un sel solide l'éner- gie radioactive s'accumule dans le sel et se dissipe surtout par rayonnement. Au contraire, lorsque le sel est en dis- solution dans l'eau depuis quelques jours, l'énergie radio- active est répartie entre l'eau et le sel, et si on les sépare par distillation, l'eau entraîne une grande partie de l'acti- vité, et le sel solide est beaucoup moins actif (lo ou i5 fois) qu'avant dissolution. Ensuite le sel solide reprend peu à peu son activité primitive. On peut chercher à préciser encore davantage la théorie qui précède, en imaginant que la radioactivité du radium lui-même se produit par l'intermédiaire de l'énergie radio- active émise sous forme d'émanation. On peut admettre que chaque atome de radium est une source continue et constante d'émanation. En même RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. Il5 temps que cette forme d'énergie se produit^ elle éprouve progressivement une transformation en énergie radioac- tive de rayonnement Becquerel; la vitesse de cette trans- formation est proportionnelle à la quantité d'émanation accumulée. Quand une solution radifère est enfermée dans une enceinte, l'émanation peut se répandre dans l'enceinte et sur les parois. C'est donc là qu'elle est transformée en rayonnement, tandis que la solution n'émet que peu de rayons Becquerel, — le rayonnement est, en quelque sorte, extériorisé. Au contraire, dans le radium solide, l'émanation, ne pouvant s'échapper facilement, s'accu- mule et se transforme sur place en rayonnement Becquerel; ce rayonnement atteint donc une valeur élevée (^ ). Si cette théorie de la radioactivité était générale, il faudrait admettre que tous les corps radioactifs émettent de l'émanation. Or, celte émission a été constatée pour le radium, le thorium et l'actinium; ce dernier corps en émet énormément, même à l'état solide. L'uranium et le polonium ne semblent pas émettre d'émanation, bien qu'ils émettent des rayons Becquerel. Ces corps ne pro- duisent pas la radioactivité induite en vase clos comme les corps radioactifs cités précédemment. Ce fait n'est pas en contradiction absolue avec la théorie qui précède. 'Si en effet, l'uranium et le polonium émettaient des éma- nations qui se détruisent avec une très grande rapidité, il serait très difficile d'observer l'entraînement de ces éma- nations par l'air et les effets de radioactivité induite pro- duits par elles sur les corps voisins. Une telle hypothèse n'est nullement invraisemblable, puisque les temps pen- dant lesquels les quantités d'émanation du radium et du ihorium diminuent de moitié sont entre eux comme (') Curie, Comptes rendus, 26 janvier 1903. Il6 M. CURIE. 5ooo est à I. On verra d'ailleurs, que dans certaines conditions l'uranium peut provoquer la radioactivité induite. Autre forme de la radioactivité induite. — D'après la loi de désactivalion à l'air libre des corps solides activés par le radium, l'activité radiante au bout d'une journée est à peu près insensible. Certains corps cependant font exception ; tels sont le celluloïd, la paraffine, le caoutchouc, etc. Quand ces corps ont été activés assez longtemps, ils se désactivent plus lentement que ne le veut la loi, et il faut souvent quinze ou vingt jours pour que l'activité devienne insen- sible. Il semble que ces corps aient la propriété de s'im- prégner de l'énergie radioactive sous forme d'émanation ; ils la perdent ensuite peu à peu en produisant la radioac- tivité induite dans leur voisinage. Radioactivité induite à évolution lente. — On observe encore une tout autre forme de radioactivité induite, qui semble se produire sur tous les corps, quand ils ont séjourné pendant des mois dans une enceinte activante. Quand ces corps sont retirés de l'enceinte, leur activité diminue d'abord jusqu'à une valeur très faible suivant la loi ordinaire (diminution de moitié en une demi-heure); mais quand l'activité est tombée à -^ô^ô^ environ de la valeur initiale, elle ne diminue plus ou du moins elle évolue avec une lenteur extrême, quelquefois même elle va en augmentant. Nous avons des lames de cuivre, d'alu- minium, de verre qui conservent ainsi une activité rési- duelle depuis plus de six mois. Ces phénomènes d'activité induite semblent être d'une tout autre nature que ceux ordinaires, et ils offrent une évolution beaucoup plus lente. Un temps considérable est nécessaire aussi bien pour RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. IÏ7 la production que pour la disparition de cette forme de radioactivité induite. Radioactivité induite sur des substances cjui se- journent en dissolution avec le radium. — Quand on traite un minerai radioactif contenant du radium, pour en extraire ce corps, et tant que le travail n'est pas avancé, on réalise des séparations chimiques, après lesquelles la radioactivité se trouve entièrement avec l'un des produits de la réaction, l'autre produit étant entièrement inactif. On sépare ainsi d'un côté des produits radiants qui peuvent être plusieurs centaines de fois plus actifs que l'uranium, de l'autre côté du cuivre, de l'antimoine, de l'arsenic, etc., absolument inactifs. Certains autres corps (le fer^ le plomb) n'étaient jamais séparés à l'état com- plètement iuactif. A mesure que les corps radiants se concentrent, il n'en est plus de même; aucune séparation chimique ne fournit plus de produits absolument inactifs ; toutes les portions résultant d'une séparation sont toujours actives à des degrés variables. Après la découverte de la radioactivité induite, M Giesel essaya le premier d'activer le bismuth inactif ordinaire en le maintenant en solution avec du radium très actif. Il obtint ainsi du bismuth radioactif (' ), et il en conclut que le polonium extrait delà pechblende était probablement du bismuth activé par le voisinage du radium contenu dans la pechblende. J'ai également préparé du bismuth activé en mainte- nant le bismuth en dissolution avec un sel radifère très actif. Les difficultés de cette expérience consistent dans les soins extrêmes qu'il faut prendre pour éliminer le radium de la dissolution. Si l'on songe à la quantité infinitési- (') Giesel, Société de Physique de Berlin, 'ydn\'\er 1^00. M. CURIE. maie de radium qui suffît pour produire dans un g^ramme de matière une radioactivité très notable, on ne croit jamais avoir assez lavé et purifié le produit activé. Or, chaque purification entraîne une baisse d'activité du pro- duit activé, soit que réellement on en retire des traces de radium, soit que la radioactivité induite dans ces condi- tions ne résiste pas aux transformations chimiques. Les résultats que j'obtiens semblent cependant établir avec certitude que l'activation se produit et persiste après que l'on a séparé le radium. C'est ainsi qu'en fractionnant le nitrate de mon bismuth activé par précipitation de la solution azotique par l'eau, je trouve que, après purifica- tion très soigneuse, il se fractionne comme le polonium, la partie la plus active étant précipitée en premier. Si la purification est insuffisante, c'est le contraire qui se produit, indiquant que des traces de radium se trou- vaient encore avec le bismuth activé. J'ai obtenu ainsi du bismuth activé pour lequel le sens du fractionnement indiquait une grande pureté et qui était 2000 fois plus actif que l'uranium. Ce bismuth diminue d'activité avec le temps. Mais une autre partie du même produit, préparée avec les mêmes précautions et se fractionnant dans le même sens, conserve son activité sans diminution sensible depuis un temps qui est actuellement de trois ans environ. Cette activité est i5o fois plus grande que celle de l'uranium. J'ai activé également du plomb et de l'argent en les laissant en dissolution avec le radium. Le plus souvent la radioactivité induite ainsi obtenue ne diminue guère avec le temps, jnais elle ne résiste généralement pas à plusieurs transformations chimiques successives du corps activé. M. Debierne (') a activé du baryum en le laissant en (') DiiBiiCRNi:, Comptes rendus- ]uiï\cl 1900. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. I I () solulion avec ractiniiim. Ce baryum activé reste actif après diverses transformations chimiques, son activité est donc une propriété atomique assez stable. Le chlorure de baryum activé se fractionne comme le chlorure de baryum radifère, les parties les plus actives étant les moins soUibles dans l'eau et l'acide chlorhjdrique étendu. Le chlorure sec est spontanément lumineux; son rayonnement Bec- querel est analogue à celui du chlorure de baryum radifère. M. Debierne a obtenu du chlorure de baryum activé 1000 fois plus actif que l'uranium. Ce baryum n'avait cependant pas acquis tous les caractères du radium^ car il ne montrait au spectroscope aucune des raies les plus fortes du radium. De plus son activité diminua avec le temps, et au bout de trois semaines elle était devenue trois fois plus faible qu'au début. Il y a toute une étude à faire sur l'activation des substances en dissolution avec les corps radioactifs. Il semble que, suivant les conditions de l'expérience, on puisse obtenir des formes de radioactivité induite atomique plus ou moins stables. La radioactivité induite dans ces conditions est peut-être la même que la forme à évolution lente que l'on obtient par activalion prolongée à distance dans une enceinte activante. Il y a lieu de se demander jusqu'à quel degré la radioactivité induite atomique affecte la nature chimique de l'atome, et si elle peut modifier les propriétés chimiques de celui-ci, soit d'une façon passa- gère, soit d'une façon stable. L'étude chimique des corps activés à distance est rendue difficile par ce fait que l'activation est limitée à une couche superficielle très mince, et que, par suite, la pro- portion de matière qui a pu être atteinte par la transfor- mation est extrêmement faible. La radioactivité induite peut aussi être obtenue en laissant certaines substances en dissolution avec l'uranium. L'expérience réussit avec le baryum. Si^ comme l'a fait 120 M. CUIIIE. M. Debierne, on ajoute de l'acide sulfurique à «ne solution qui contient de l'uranium et du barvum, le sulfate de baryum précipité entraîne de l'activité; en même temps le sel d'uranium perd une partie de la sienne. M. Becquerel a trouvé qu'en répétant cette opération plusieurs fois, on obtient de l'uranium à peine actif. On pourrait croire, d'après cela, que dans cette opération on a réussi à séparer de l'uranium un corps radioactif différent de ce métal, et dont la présence produisait la radioactivité de l'uranium. Cependant il n'en est rien, car au bout de quelques mois l'uranium reprend son activité primitive; au contraire, le sulfate de baryum précipité perd celle qu'il avait acquise. Un phénomène analogue se produit avec le thorium. M. Rutlierford précipite une solution de sel de thorium par l'ammoniaque; il sépare la solution et l'évaporé à sec. Il obtient ainsi un petit résidu très actif, et le thorium précipité se montre moins actif qu'auparavant. Ce résidu actif, auquel M. Rutherford donne le nom de thorium x, perd son activité avec le temps, tandis que le thorium reprend son activité primitive (*). Il semble qu'en ce qui concerne la radioactivité induite en dissolution, les divers corps ne se comportent pas tous de la même façon, et que certains d'entre eux sont bien plus susceptibles de s'activer que les autres. Dissémination des poussières radioactives et radio- activité induite du laboratoire. — Lorsqu'on fait des études sur les substances fortement radioactives, il faut prendre des précautions particulières, si l'on veut pouvoir continuera faire des mesures délicates. Les divers objets employés dans le laboratoire de chimie, et ceux qui servent pour les expériences de physique, ne tardent pas à être (') Rutherford et Soddy, Zeilschr. fiir physik. Chemie, t. XLIlj 1902, p. 81. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 121 tous radioactifs et à agir sur les plaques photographiques au travers du papier noir. Les poussières, l'air delà pièce, Jes vêtements sont radioactifs. L'air de la pièce est con- ducteur. Dans le laboratoire, où nous travaillons, le mal est arrivé à l'état aigu, et nous ne pouvons plus avoir un appareil bien isolé. 11 j a donc lieu de prendre des précautions particulières pour éviter autant que possible la dissémination des poussières actives, et pour éviter aussi les phénomènes d'activité induite. Les objets employés en chimie ne doivent jamais être emportés dans la salle d'études physiques, et il faut autant que possible éviter de laisser séjourner inutilement dans cette salle les substances actives. Avant de commencer ces études nous avions coutume, dans les travaux d'élec- tricité statique, d'établir la communication entre les divers appareils par des fils métalliques isolés protégés par des cylindres métalliques en relation avec le sol, qui préservaient les fils contre toute influence électrique exté- rieure. Dans les études sur les corps radioactifs, cette disposition est absolument défectueuse-, Tair étant con- ducteur, l'isolement entre le fil et le cylindre est mauvais, et la force électromotrice de contact inévitable entre le fil et le cylindre tend à produire un courant à travers l'air et à faire dévier l'électromètre. Nous mettons maintenant tous les fils de communication à l'abri de l'air en les plaçant, par exemple, au milieu de cylindres remplis de paraffine ou d'une autre matière isolante. Il y aurait aussi avantage à faire usage, dans ces études, d'électromètres rigoureusement clos. Activation en dehors de Vaction des substances radioactives. — Des essais ont été faits en vue de pro- duire la radioactivité induite en dehors de l'action des substances radioactives. 122 M. CURIE. M. Villard (') a soumis à l'aclion des rayons catho- diques un morceau de bismuth placé comme anticathode dans un tube de Crookes; ce bismuth a été ainsi rendu actif, à vrai dire, d'une façon extrêmement faible, car il fallait 8 jours de pose pour obtenir une impression pho- tographique. M. Mac Lennan expose divers sels à l'action des rayons cathodiques et les chauffe ensuite légèrement. Ces sels acquièrent alors la propriété de décharger les corps chargés positivement {^). Les études de ce genre offrent un grand intérêt. Si, en se servant d'agents physiques connus, il était possible de créer dans des corps primitivement inactifs une radio- activité notable, nous pourrions espérer de trouver ainsi la cause de la radioactivité spontanée de certaines ma- tières. Variations d^ activité des corps radioactifs. Effets de dissolution. — Le polonium, comme je l'ai dit plus haut, diminue d'activité avec le temps. Cette baisse est lente, elle ne semble pas se faire avec la même vitesse pour tous les échantillons. Un échantillon de nitrate de bismuth à polonium a perdu la moitié de son activité en II mois et gS pour loo de son activité en 33 mois. D'autres échantillons ont éprouvé des baisses analogues. Un échantillon de bismuth à polonium métallique fut préparé avec un sous-nitrate, lequel, après sa préparation, était looooo fois plus actif que l'uranium. Ce métal n'est plds maintenant qu'un corps moyennement radioactif (2000 fois plus actif que l'uranium). Sa radioactivité est mesurée de temps en temps. Pendant 6 mois ce métal a perdu 67 pour 100 de son activité. (') Villard, Société de Physique, juillet 1900. (-) Mac Lennan, Phil. Mag., février 1902. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 123 La perte d'activité ne semble pas être facilitée par les réactions chimiques. Dans des opérations chimiques rapides on ne constate généralement pas de perte consi- dérable d'activité. Contrairement à ce qui se passe pour le polonium, les sels radifères possèdent une radioactivité permanente qui ne présente pas de baisse appréciable au bout de quelques années. Quand on vient de préparer un sel de radium à l'état solide, ce sel n'a pas tout d'abord une activité constante. Son activité va en augmentant à partir de la préparation et atteint une valeur limite sensiblement invariable au bout d'un mois environ. Le contraire a lieu pour la solution. Quand on vient de la préparer, elle est d'abord très active, mais laissée à l'air libre elle se désactive rapidement, et prend finalement une activité limite qui peut être considérablement plus faible que la valeur initiale. Ces variations d'activité ont été tout d'abord observées par M. Giesel (^). Elles s'expliquent fort bien en se plaçant au point de vue de l'émanation. La diminu- tion de l'activité de la solution correspond à la perte de l'émanation qui s'échappe dans l'espace; cette baisse est bien moindre si la dissolution est en tube scellé. Une solution désactivée à l'air libre reprend une activité plus grande quand on l'enferme en tube scellé. La période de l'accroissement de l'activité du sel qui, après dissolution, vient d'être ramené à l'état solide, est celle pendant laquelle l'émanation s'emmagasine à nouveau dans le radium solide. Voici quelques expériences à ce sujet : Une solution de chlorure de baryum radifère laissée à l'air libre pendant 2 jours devient 3oo fois moins active. Une solution est enfermée en vase clos; on ouvre le (') GiEsiiL, Wied. Ann., t. LXIX, p. 91. 124 M- CURIE. vase, on verse la solution dans une cuve et l'on mesure l'activité : Activité mesurée immédiatement 67 » au bout de 2 heures 20 » » 2 jours 0,25 Une solution de chlorure de baryum radifère qui est restée à l'air libre est enfermée dans un tube de verre scellé, et Ton mesure le rayonnement de ce tube. On trouve les résultats suivants : Activité mesurée immédiatement 27 » après 2 jours 61 » » 3 jours 70 » » 4 jours 81 » » 7 jours 100 » » II jours 100 L'activité initiale d'un sel solide après sa préparation est d'autant plus faible que le temps de dissolution a été plus long. Une plus forte proportion de Factivité est alors transmise au dissolvant. Voici les activités initiales obtenues avec un chlorure dont l'activité limite est 800 et que l'on maintenait en dissolution pendant un temps donné; puis on séchait le sel et l'on mesurait son activité immédiatement : Activité limite 800 Activité initiale après dissolution et dessiccation immédiate. 44^ Activité initiale après que le sel est resté dissous 5 jours . 120 » » 18 jours . i3o » » 82 jours . ii4 Dans cette expérience le sel dissous se trouvait dans un vase simplement couvert d'un verre de montre. J'ai fait avec le même sel deux dissolutions que j'ai conservées en tube scellé pendant i3 mois; l'une de ces RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 125 dissolutions était 8 fois plus concentrée que l'autre : Activité initiale du sel de la solution concentrée après dessiccation 200 Activité initiale du sel de la solution étendue après dessiccation ioq La désaclivation du sel est donc d'autant plus grande que la proportion du dissolvant est plus grande, l'énergie radioactive transmise au liquide ayant alors un plus grand volume de liquide à saturer et un plus grand espace à remplir. Les deux échantillons du même sel, qui avaient ainsi une activité initiale différente, ont d'ailleurs aug- menté d'activité avec une vitesse très différente au début; au bout d'un jour ils avaient la même activité, et l'acrois- sement d'activité se continua exactement de la même façon pour tous les deux jusqu'à la limite. Quand la dissolution est étendue, la désactivation du sel est très rapide^ c'est ce que montrent les expériences suivantes : trois portions égales d'un même sel radifère sont dissoutes dans des quantités égales d'eau. La première dissolution a est laissée à l'air libre pendant une heure, puis séchée. La deuxième dissolution h est traversée pendant une heure par un courant d'air, puis séchée. La troisième dissolution c est laissée pendant i3 jours à l'air libre, puis séchée. Les activités initiales des trois sels sont : Pour la portion a i45,2 )) h i4i j6 » c 102,6 L'activité limite du même sel est environ 470. On voit donc qu'au bout d'une heure la plus grande partie de l'effet était produite. De plus, le courant d'air qui a bar- boté pendant une heure dans la dissolution b n'a pro- duit que peu d'effet. La proportion du sel dans la disso- lution était d'environ o,5 pour 100. 126 M. CURIE. L'énergie radioactive sous forme d'émanalion se pro- page difficilement du radium solide dans l'air; elle éprouve de même une résistance au passage du radium solide dans un liquide. Quand on agite du sulfate radi- fère avec de l'eau pendant une journée entière, son activité après cette opération est sensiblement la même que celle d'une portion du même sulfate laissée à l'air libre. En faisant le vide sur du sel radifère ou retire toute l'émanation disponible. Toutefois la radioactivité d'un chlorure radifère sur lequel nous avions fait le vide pen- dant 6 jours ne fut pas sensiblement modifiée par cette opération. Cette expérience montre que la radioactivité du sel est due principalement à l'énergie radioactive utilisée dans l'intérieur des grains, laquelle ne peut être enlevée en faisant le vide. La perte d'activité que le radium éprouve quand on le fait passer par l'état dissous est relativement plus grande pour les rayons pénétrants que pour les rayons absor- bables. Voici quelques exemples : Un chlorure radifère, qui avait atteint son activité limite /jyO, est dissous et reste en dissolution pendant une heure ; on le sèche ensuite et l'on mesure sa radioacti- vité initiale par la méthode électrique. On trouve que le rayonnement initial total est égal à la fraction o,3 du rayonnement total limite. Si l'on fait la mesure de l'inten- sité du rayonnement en recouvrant la substance active d'un écran d'aluminium de o""°,oi d'épaisseur, on trouve que le rayonnement initial qui traverse cet écran n'est que la fraction o, 17 du rayonnement limite traversant le même écran. Quand le sel est resté en dissolution pendant i3 jours, on trouve pour le rayonnement initial total la fraction 0,22 du rayonnement limite total et pour le rayonnement qui traverse o™"",©! d'aluminium la fraction o, i3 du rayon- nement limite. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. I 27 Dans les deux cas le rapport du rayonnement initial après dissolution au rayonnement limite est de 1,7 fois plus grand pour le rayonnement total que pour le rayon- nement qui traverse o'""*, 01 d'aluminium. Il faut d'ailleurs remarquer que, en séchant le produit après dissolution, on ne peut éviter une période de temps pendant laquelle le produit se trouve à un état mal défini, ni entièrement solide, ni entièrement liquide. On ne peut non plus éviter de chauffer le produit pour enlever l'eau rapidement. Pour ces deux raisons il n'est guère possible de déter- miner la vraie activité initiale du produit qui passe de l'état dissous à l'état solide. Dans les expériences qui viennent d'être citées des quantités égales de substances radiantes étaient dissoutes dans la même quantité d'eau, et ensuite les dissolutions étaient évaporées à sec dans des conditions aussi identiques que possible et sans chauffer au-dessus de 120*^ ou i3o°. J'ai étudié la loi suivant laquelle augmente l'acti- Fig. 12. r 4" \ .---'- -- — - — 1 — .-''' ^,— — 0i "" x3 ^^ /^ f 0 1 0 2 0 3 7 4.^ 9 vite d'un sel radifère solide, à partir du moment où ce sel est séché après dissolution, jusqu'au moment où il Tableau IJ '. Temps. 1. o 1,3 I jour ï9 3 )) 43 6 )> 6o i5 » 70 23 )> 86 46 » 94 128 M. CURIE. atteint son activité limite. Dans les Tableaux qui suivent j'indique l'intensité du rayonnement I en fonction du temps, l'intensité limite étant supposée égale à 100, et le temps étant compté à partir du moment où le produit a été séché. Le Tableau I ^fig- 12, courbe 1) est relatif au rayonnement total. Le Tableau II {^fig- 12, courbe II) est relatif seulement aux rayons pénétrants (rayons qui ont traversé 3*"° d'air eto""",oi d'aluminium). Tableau I. Temps. I. 0 21 1 jour 25 3 » 44 5 » 60 10 » 78 19 » 93 33 » 100 67 » 100 J'ai fait plusieurs autres séries de mesures du même genre, mais elles ne sont pas absolument en accord les unes avec les autres, bien que le caractère général des courbes obtenues reste le même. Il est difficile d'obtenir des résultats bien réguliers. On peut cependant remarquer que la reprise d'activité met plus d'un mois à se produire, et que les rayons les plus pénétrants sont ceux qui sont le plus profondément atteints par l'effet de la dissolution. L'intensité initiale du rayonnement qui peut traverser 3cm (j'air et 0""°, 01 d'aluminium n'est que i pour 100 de l'intensité limite, alors que l'intensité initiale du rayon- nement total est 21 pour 100 du rayonnement total limite. Un sel radifère, qui a été dissous et qui vient d'être séché, possède le même pouvoir pour provoquer l'acti- vité induite (et, par conséquent, laisse échapper au dehors autant d'émanation), qu'un échantillon du même llECHEncniiS SUR LKS SUBSTANCES 11 ADIOACTI V ES . l M) sel qui, après avoir élo proparé à Tctat solide, est resté dans cet eUat un temps suffisant pour atteindre la radio- activité limite. L'activité radiante de ces deux produits est pourtant extrêmement différente ; le premier est, par exemple, 5 fois moins actif que le second. Variations (inactivité des sels de radium par la chauffe. — Quand on chaufFe un composé radifère, ce composé dégage de l'émanation et perd de l'activité. La perte d'activité est d'autant plus grande que la chaulTe est à la fois plus intense et plus prolongée. C'est ainsi qu'en chauffant un sel radifère pendant i heure à » 3o" on lui fait perdre lo pour loo de son rayonnement total; au contraire, une chaulTe de lo minutes à 4^o" ne produit pas d'effet sensible. Une chauffe au rouge de quelques heures de durée détruit 77 pour 100 du rayonnement total. La perte d'activité par la chauffe est plus importante pour les rayons pénétrants que pour les ravons absor- bables. C'est ainsi qu'une chauffe de quelques heures de durée détruit environ 77 pour 100 du rayonnement total, mais la même chauffe détruit la presque totalité (99 pour 100) du rayonnement qui est capable de tra- verser 3*^'" d'air et o'""\ i d'aluminium. En maintenant le chlorure de baryum radifère en fusion pendant quelques heures (vers 800^), on détruit 98 pour foo du rayonnement .capable de traverser o'""%3 d'aluminium. On peut dire que les rayons pénétrants n'existent sensiblement pas après une chauffe forte et prolongée. Quand un sel radifère a perdu une partie de son acti- vité par la chauffe, cette baisse d'activité ne persiste pas; l'activité du sel se régénère spontanément à la tempéra- ture ordinaire et tend vers une certaine valeur limite. J'ai observé le fait fort curieux que cette limite est plus élevée que l'activité limile du sel avant la chauffe, du C. 9 i3o M. CURIE. moins en est-il ainsi pour le chlorure. En voici des exemples : un échantillon de chlorure de baryum radi- fère qui, après avoir été préparé à l'état solide, a atteint depuis longtemps son activité limite, possède un rayon- nement total représenté par le nombre 47^, et un rayon- nement capable de traverser o™'",oi d'aluminium, repré- senté par le nombre 157. Cet échantillon est soumis à une chauffe au rouge pendant quelques heures. Deux mois après la chauffe, il atteint une activité limite avec un rayonnement total égal à 690, et un rayonnement à travers o™™,oi d'aluminium égal à 227. Le rayonnement total et le rayonnement qui traverse l'aluminium sont donc .11 . 6qo . 227 ^ augmentes respectivement dans Je rapport -~- et -y^« Les deux rapports sont sensiblement égaux entre eux et égaux à 1,45. Un échantillon de chlorure de baryum radifère qui, après avoir été préparé à l'état solide, a atteint une acti- Fig. i3. 5: l^o 60 jours vite limite égale à 62, est maintenu en fusion pendant quelques heures; puis le produit fondu est pulvérisé. Ce produit reprend une nouvelle activité limite égale à i4o, soit plus de 2 fois plus grande que celle qu'il pouvait RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. l3l atteindre, quand il avait été préparé à l'état solide sans avoir été notablement chanfTé pendant la dessiccation. J'ai étudié la loi de l'augmentation de l'aclivilé des composés radifères après la chauffe. Voici, à titre d'exemple, les résultats de deux séries de mesures. Les nombres des Tableaux I et H indiquent l'intensité du rayonnement l en fonction du temps, l'intensité limite étant supposée égale à loo, et le temps étant compté à partir de la fin de la chauffe. Le Tableau I (^fig. i3, courbe I) est relatif au rayonnement tolal d'un échan- tillon de chlorure de baryum radifère. Le Tableau II kfië- ^y courbe II) est relatif au rayonnement pénétrant d'un échantillon de sulfate debaryum radifère, car on me- surait l'intensité du rayonnement qui traversait 3^™ d'air et o'""*,©! d'aluminium. Les deux produits ont subi une chauffe au rouge cerise pendant 'j heures. Tableau L Tableau IL Te m ps, I. Temps • I. () .6,.. 0 0,8 o, G jour 2'>,4 0,7 jour i3 r )) 27,4 1 )) 18 'j. )) 38 ï,9 » •26,4 3 » 46,3 G )) 46,2 4 » 54 10 » 55,5 6 )) 67,5 14 » 64 10 » 84 18 )) 71,8 24 » 9> 27 )» 8[ 57 )) 100 36 5o 57 84 » » )) )) 9' 95>"' 99 100 J'ai fait encore plusieurs autres séries de détermina- tions, mais, de même que pour la reprise d'activité après dissolution, les résultats des diverses séries ne sont pas bien concordants. L'effet de la chauffe ne persiste pas (juand on dissout la l3?. M. CURIE. substance radifère chauffée. De deux échantillons d'une même substance radifèie d'activité 1800, l'un a été for- tement chauffé, et son activité a été réduite par la chauffe à 6^0. Les deux échantillons ayant été à ce moment dis- sous et laissés en dissolution pendant 20 heures, leurs activités initiales à l'état solide ont été 460 pour le pro- duit non chauffé et 4^0 pour celui chauffé; il n'j avait donc pas de différence considérable entre l'activité de ces deux produits. Mais si les deux produits ne restent pas en dissolution un temps suffisant, si, par exemple, on les sèche immédiatement après les avoir dissous^ le produit non chauffé est beaucoup plus actif que le produit chauffé; un certain temps est nécessaire pour que l'état de dissolution fasse disparaître l'effet de la cliaufl'e. Un produit d'activité 8200 a été chauffé et n'avait plus après la chauffe qu'une activité de i o3o. Ce produit a été dis- sous en même temps qu'une portion du même produit non chauffée, et les deux portions ont été séchées immé- diatement. L'activité initiale était de 1 45o pour le pro- duit non chauffé et de ^60 pour celui chaufie. Pour les sels ladifèrcs solides, le pouvoir de provoquer la radioactivité induite est fortement influencé par la chauffe. Pendant que Ton chaufie les composés radifères, ils dégagent plus d'émanation qu'à la température ordi- naire ; mais quand ils sont ensuite ramenés à la tempéra- ture ordinaire, non seulement leur radioactivité est bien inférieure à celle qu'ils avaient avant la chaufie, mais aussi leur pouvoir activant est considérablement diminué. Pen- dant le temps qui suit la chaufie, la radioactivité du pro- duit va en augmentant et peut même dé[)asscr la valeur primitive. Le pouvoir activant se rétablit aussi partielle- ment; cependant, après une chauffe prolongée au rouge, la presque totalité du pouvoir activant se trouve suppri- mée, sans être susceptible de reparaître spontanémenl avec le temps. On peut restituer au sel radifère son pou- RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES R ADIO.iCTI VES. 1 33 voir activant primitif en le dissolvant dans l'eau et en le séchant à l'étuve à une température de 120'*. 11 semble donc que la calcination ait pour efifet de mettre le sel dans un élat physique particulier, dans lequel l'émana- tion se dégage bien plus difficilement, que cela n'a lieu pour le même produit solide qui n'a pas été chauffé à température élevée, et il en résulte tout naturellement que le sel atteint une radioactivité limite plus élevée que celle qu'il avait avant la chaufFe. Pour remettre le sel dans l'état physique qu'il avait avant la chauffe, il suffit de le dissoudre et de le sécher, sans le chauffer, au-dessus de iDo". Voici quelques exemples numériques à ce sujet : Je désigne par a l'activité induite limite provoquée en vase clos sur une lame de cuivre par un échantillon de carbonate de baryum radifère d'activité 1 600. Posons pour le produit non chauffé : a = 100. On trouve : I jout après la chauiïe «= 3,3 4 » » a = 7,1 10 )) )) rt = 1 5 20 )) » rt =: I 5 37 )) » a = 1 3 La radioactivité du produit avait diminué de 90 pour 100 par la chauffe, mais, au bout d'un mois, elle avait déjà repris la valeur primitive. Voici une expérience du même genre faite avec un chlo- rure de baryum radifère d'activité 3 000. Le pouvoir acti- vant est déterminé de la même façon que dans l'expérience précédente. Pouvoir activant du produit non chauffé : a = 100. l34 M. CURIE. Pouvoir activant du produit après une chauffe au rouge de trois heures : v>. jours après chauiïe 2,3 5 » » 7,0 II » » 8,2 18 » » 8 , -2 Pouvoir activant du produit non chauffé qui a été dissous, puis séché à loo" 9.2 Pouvoir activant du produit chauffé qui a été dissous, puis séché à i5o" io5 Interprétation théorique des causes des variations d^ activité des sels radifères, après dissolution et après chauffe. — Les faits qui viennent d'être exposés peuvent être, en partie, expliqués par la théorie d'après laquelle le radium produit l'énergie sous forme d'émanation, cette dernière se transformant ensuite en énergie de rayonne- ment. Quand on dissout un sel de radium, l'émanation qu'il produit se répand au dehors de la solution et pro- voque la radioactivité en dehors de la source dont elle provient; lorsqu'on évapore la dissolution, le sel solide obtenu est peu actif, car il ne contient que peu d'émana- tion. Peu à peu l'émanation s'accumule dans le sel, dont l'activité augmente jusqu'à une valeur limite, qui est ob- tenue quand la production d'émanation par le radium compense la perte qui se fait par débit extérieur et par transformation sur place en rayons de Becquerel. Lorsqu'on chauffe un sel de radium, le débit d'émana- tion en dehors du sel est fortement augmenté, et les phé- nomènes de radioactivité induite sont plus intenses que quand le sel esta la lenipéralure ordinaire. Mais quand le sel revient à la température ordinaire, il est épuisé, comme dans le cas où on l'avait dissous, il ne contient que peu d'émanation, l'activité est devenue très faible. Peu à peu l'émanation s'accumule de nouveau dans le sel solide et le rayonnement va en augmentant. HECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. l35 Oq peut admettre que le radium donne lieu à un débit constant d'émanation, dont une partie s'échappe à l'exté- rieur, tandis que la partie restante est transformée, dans le radium lui-même, en rayons de Becquerel. Lorsque le radium a été chaulFé au rouge, il perd la plus grande partie de son pouvoir d'aclivation ; autrement dit, le débit d'émanation à l'extérieur est diminué. Par suite, la pro- portion d'émanation utilisée dans le radium lui-même doit être plus forte, et le produit atteint une radioactivité limite plus élevée. On peut se proposer d'établir théoriquement la loi de l'auginentation de l'activité d'un sel radifère solide qui a été dissous ou qui a été chauffé. Nous admettrons que l'intensité du rayonnement du radium est, à chaque in- stant, proportionnelle à la quantité d'émanation q pré- sente dans le radium. INous savons que l'émanation se détruit spontanément suivant une loi telle que l'on ait, à chaque instani, (0 ' q = q^e ^, qa étant la quantité d'émanation à l'origine du temps, et 9 la constante de temps égale à 4 , 97 X ' ^"^ sec. Soit, d'autre part, A le débit d'émanation fourni par le radium, quantité que je supposerai constante. Voyons ce qui se passerait, s'il ne s'échappait pas d'émanation dans l'espace ambiant. L'émanation produite serait alors entiè- rement utilisée dans le radium pour y produire le rayon- nement. On a d'ailleurs, d'après la formule (i), et, par suite, à l'état d'équilibre, le radium contiendrait une certaine quantité d'émanation Q telle que Ton ait O (^0 A = ^, 36 M. CURIE. '^^ - A ^ - dt 0 1) ,1(Q-., = ^ e et le rayonnement du radium serait alors proportionnel àQ. Supposons qu'on mette le radium dans des conditions où il perd de l'émanation au dehors; c'est ce que l'on peut obtenir en dissolvant le composé radifère ou en le chauffant. L'équilibre sera troublé et l'activité du radium diminuera. Mais aussitôt que la cause de la perte d'éma- nation a été supprimée (le corps est revenu à l'état solide, ou bien on a cessé de chauffer), l'émanation s'accumule à nouveau dans le radium, et nous avons une période, pendant laquelle le débit A l'emporte sur la vitesse de destruction ^- On a alors d'où (3) Q-^=(Q-go)e ^ q^ étant la quantité d'émanation présente dans le radium au lemps ^ = o. D'après la formule (3) l'excès de la quantité d'éma- nation Q que le radium contient à l'état d'équilibre sur la quantité q qu'il contient à un moment donné, décroît en fonction du temps suivant une loi exponentielle qui est la loi n>ême de la disparition spontanée de l'émanation. Le ravonnement du radium étant d'ailleurs proportionnel à la quantité d'émanation, l'excès de l'intensité du rayon- nement limite sur l'intensité actuelle doit décroître en fonction du lemps suivant cette même loi; cet excès doit donc diminuer de moitié en 4 jours environ. La théorie qui précède est incomplète, puisqu'on a négligé la perte d'émanation par débit à l'extérieur. 11 est, d'ailleurs, difficile de savoir comment celle-ci intervient 11J':CHKUCHES SUR LKS SUBSTAJNCKS llADlO.VCTl VKS . 1 S'y en fonclion du temps. En comparant les résiillatsde l'ex- périence à ceux de cette théorie incomplète, on ne trouve pas un accord satisfaisant; on retire cependant la convic- tion que la théorie en question contient une part de vérité. La loi d'après laquelle l'excès de l'activité limite sur l'activité actuelle diminue de moitié en 4 jours représente, avec une certaine approximation, la marche de la reprise d'activilé après chauffe pendant une dizaine de jours. Dans le cas de la reprise d'activité après dissolution cette même loi semble convenir à peu près pendant une certaine pé- riode de temps, qui commence deux ou trois jours après la dessiccation du produit et se poursuit pendant lo à i5 jours. Les phénomènes sont d'ailleurs complexes; la théorie indiquée n'explique pas pourquoi les rayons pé- nétrants sont supprimés en plus forte proportion que les rayons absorbables. l38 M. CURIE. NATURE ET CAUSE DES PHÉNOMÈNES DE RADIOACTIVITÉ. Dès le début des recherches sur les corps radioactifs, et alors que les propriétés de ces corps étaient encore à peine connues, la spontanéité de leur rayonnement s'est posée comme un problème, ayant pour les physiciens le plus grand intérêt. Aujourd'hui, nous sommes plus avancés au point de vue de la connaissance des corps radioactifs, et nous savons isoler un corps radioactif d'une très grande puissance, le radium. L'utilisation des propriétés remarquables du radium a permis de faire une étude approfondie des rayons émis par les corps radio- actifs; les divers groupes de rayons qui ont été étudiés jusqu'ici présentent des analogies avec les groupes de rayons qui existent dans les tubes de Grookes : rayons cathodiques, rayons Rontgen, rayons canaux. Ce sont encore les mêmes groupes de rayons que l'on retrouve dans le rayonnement secondaire produit par les rayons Rontgen ('), et dans le rayonnement des corps qui ont acquis la radioactivité induite. Mais si la nature du rayonnement est actuellement mieux connue, la cause de la radioactivité spontanée reste mystérieuse, et ce phénomène est toujours pour nous une énigme et un sujet d'étonnement profond. Les corps spontanément radioactifs, en premier lieu le radium, constituent des sources d'énergie. Le débit d'éner- gie auquel ils donnent lieu nous est révélé par le rayon- nement de Recquerel, par les effets chimiques et lumineux et par le dégagement continu de chaleur. On s'est souvent demandé si l'énergie est créée dans (') Sagnac, Tlièse de doctorat. — Curie et Sagnac, Comptes ren- dus, avril if)oo. RECHERCHES SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. 1 Sq les corps radioactifs eux-mêmes ou bien si elle est em- pruntée par ces corps à des sources extérieures. Aucune des nombreuses hypothèses, qui résultent de ces deux, manières de voir, n'a encore reçu de confirmation expéri- mentale. On peut supposer que l'énergie radioactive a été em- magasinée antérieurement et qu'elle s'épuise peu à peu comme cela arrive pour une phosphorescence de très longue durée. On peut imaginer que le dégagement d'énergie radioactive correspond à une transformation de la nature même de l'atome du corps radiant qui serait en voie d'évolution; le fait que le radium dégage de la cha- leur d'une manière continue plaide en faveur de cette hypothèse. On peut supposer que la transformation est accompagnée d'une perte de poids et d'une émission de particules matérielles qui constitue le rayonnement. La source d'énergie peut encore être cherchée dans l'énergie de gravitation. Enfin, on peut imaginer que l'espace est constamment traversé par des rayonnements encore in- connus qui sont arrêtés à leur passage au travers des corps radioactifs et transformés en énergie radioactive. Bien des raisons sont à invoquer pour et contre ces diverses manières de voir, et le plus souvent les essais de vérification expérimentale des conséquences de ces hypo- thèses ont donné des résultats négatifs. L'énergie radio- active de l'uranium et du radium ne semble pas jusqu'ici s'épuiser ni même éprouver une variation appréciable avec le temps. Demarçay a examiné au spectroscope un échantillon de chlorure de radium pur à 5 mois d'inter- valle; il n'a observé aucun changement dans le spectre au bout de ces 5 mois. La raie principale du baryum qui se voyait dans le spectre et indiquait la présence du baryum à l'état de trace, ne s'était pas renforcée pendant l'inter- valle de temps considéré; le radium ne s'était donc pas transformé eu baryum d'une manière sensible. I40 M. CURIE. Les variations de poids signalées par M. Hejdvveiller pour les composés de radium (') ne peuvenl pas encore être considérées comme un fait établi. MM. Elster et Geitel ont trouvé que la radioactivité de l'uranium n'est pas changée au fond d'un puits de mine de 85o'" de profondeur; nne couche de terre de cette épaisseur ne modifierait donc pas le rayonnement primaire hypothétique qui provoquerait la radioactivité de l'ura- nium. Nous avons mesuré la radioactivité de l'uranium à midi et à minuit, pensant que si le rayonnement primaire hy- pothétique avait sa source dans le soleil, il pourrait être en partie absorbé en traversant la terre. L'expérience n'a donné aucune différence pour les deux mesures. CONCLUSIONS. Je précise, pour terminer, quelle est ma part person- nelle dans les recherches sur les substances radioactives. J'ai étudié la radioactivité des composés d'urane. J'ai cherché s'il existait d'autres corps radioactifs, et j'ai trouvé que les composés de thorium possèdent celte pro- priété (^). J'ai mis en évidence le caractère atomique de la radioactivité des composés d'urane et de thorium. J'ai fait un travail ayant pour but la recherche de subs- tances radioactives autres que l'uranium et le thorium. J'ai étudié, à cet effet, un très grand nombre de substances par une méthode électrométrique précise, et j'ai découvert que certains minéraux possèdent une activité qui ne peut s'expliquer par leur teneur en uranium et en thorium. (') Hkydweillkr, Pliysik. Zeitschr., octobre 1902. (^) Ma publication à ce sujet est un peu postérieure à celle de M. Schmidt. lirXlHEllCHKS SUR LES SUBSTANCES RADIOACTIVES. l4l J'en ai conclu que ces minéraux pouvaient renfermer une subslance radioactive difTérente de l'uranium et du thorium et plus fortement radioactive que ces métaux. En collaboration avec M. Curie, puis avec MM. Curie et Bémonl, je suis arrivée à extraire de la pechblende deux substances forlement radioactives : le polonium et le radium. Je me suis constamment occupée du travail chimique de la préparation de ces substances. J'ai effectué les frac- tionnements nécessaires pour la concentration du radium, et je suis parvenue à isoler le chlorure de radium à l'état pur. Au courant de ce travail, j'ai fait plusieurs détermi- nations de poids atomique avec une quantité de matière très faible, et j'ai pu enfin déterminer le poids atomique du radium pur avec une assez grande précision. Ce travail a prouvé que le radium constitue un élément chimique nouveau. La nouvelle méthode de recherches d'éléments chimiques nouveaux que nous avons établie, M. Curie et moi, sur la base de la radioactivité, s'est ainsi trouvée justifiée. J'ai étudié la loi d'absorption des rajons du polonium et des rajons absorbables du radium, et j'ai montré que cette loi d'absorption était spéciale et différente des lois connues pour les autres rayonnements. J'ai étudié les variations d'activité des sels de radium, l'action de la dissolution et de la chaufTe, et la reprise (Taclivité avec le temps, après dissolution ou après chauffe. En collaboration avec M. Curie, j'ai étudié divers elTets produits par les nouvelles substances radioactives (actions électriques, actions photographiques, effets de fluores- cence, effet lumineux, colorations, etc.). En collaboration de M. Curie, j'ai établi que le radium émet des rayons chariiés d'électricité néiiative. I/Î2 M. CURIE. Nos recherches sur les substances radioactives nouvelles ont donné lieu à un mouvement scientifique, et ont été le point de départ de nombreux travaux relatifs à la recherche de substances radioactives nouvelles et à l'étude du rayon- nement des substances radioactives connues. Vu et approuvé : Paris, le 1 1 mai igoS. Le Doyen de la Faculté des Sciences, Paul APPELL. Vu et permis d'imprimer : Paris, le ii mai igoS. Le Vice-Recteur de l'Académie de Paris, L. LIARD. SECONDE THESE. PROPOSITIONS DONNEES PAR LA FACULTE Ilelalions enlre les poids atoml(|ues et les spectres des corps simples. Vu et approuvé : Paris, le ii mai 1903. Lk Dovkx de l\ Faculté des Sciences, Paul APPELL. Vu et permis ci' imprimer : Paris, le 11 mai 1903. Le Vice- Recteur de l'Académie de Paris, L. LFARD. s:m6 Paris. - Imp. GAUTHIER-VII.I.ARS, quai des Giands-Aiiguslins TfLtARS F55 ~H J / ^u' \ 1 i \ ^ \ en w^ / / /àl y L V Ma :'^ ^\^w