Radioactivité

“ Quand le radium est en équilibre avec l’émanation et la radioactivité induite, son rayonnement est fortement augmenté, et l’on constate de plus l’émission de rayons et de rayons ces rayons pénétrants proviennent du dépôt actif, tandis que des rayons sont émis aussi bien par l’émanation que par le dépôt actif. ”

“ La radioactivité est une propriété atomique. Est-elle un phénomène général ? — La radioactivité des composés d’uranium et du thorium se présente comme une propriété atomique de ces éléments. J’ai fait un grand nombre de mesures de l’activité de ces composés dans différentes conditions. L’activité est toujours liée à la présence des éléments uranium et thorium, et n’est détruite ni par les changements d’état physique ni par les transformations chimiques. ”

“ On peut d’ailleurs remarquer que la théorie, d’après laquelle toute production ou destruction de radioactivité est liée à la production ou à la destruction d’atomes radioactifs, admet comme base essentielle ce fait expérimental que la radioactivité est un phénomène atomique. À ce point de vue la théorie des transformations des corps radioactifs offre une extension naturelle des idées fondamentales qui nous ont conduits, P. Curie et moi, à la découverte du polonium et du radium. ”

“ Radioactivité induite à évolution lente. — La radioactivité induite due au radium constitue un phénomène dont l’ordre de grandeur est tel qu’il est facile de l’observer. Quand cette radioactivité induite a disparu sur le corps activé, celui-ci ne conserve, en général, aucune activité appréciable. ”

“ Mais les théories actuelles de la radioactivité nous conduisent à envisager l’existence d’un très grand nombre d’autres substances radioactives dont la vie est éphémère, et dont l’état de dilution dans la matière qui les contient est tel qu’il est difficile d’espérer pouvoir les obtenir en quantité pondérable. Ces substances peuvent être solides ou gazeuses ; en ce dernier cas elles portent le nom d’émanations. L’émanation du radium est celle que l’on peut obtenir en quantité relativement plus grande, et l’on a réussi à observer son spectre et son volume. ”

“ Ainsi qu’il résulte de l’étude de la radioactivité de l’atmosphère, du sol et des eaux, l’ionisation de l’air atmosphérique est due à la présence dans l’air des émanations radioactives et de leurs dépôts actifs, et aux radiations pénétrantes provenant du sol. Il est peu probable qu’il existe une ionisation appréciable de l’air indépendante de la radioactivité de l’atmosphère et de la croûte terrestre. ”

“ Si l’on considère qu’une certaine quantité d’émanation a disparu, pendant qu’une certaine quantité de radioactivité induite s’est formée, le fait de l’augmentation du rayonnement dans un vase dans lequel on vient d’admettre l’émanation, prouve que la quantité de radioactivité induite dont la formation accompagne la destruction d’une certaine quantité d’émanation, donne lieu à un rayonnement beaucoup plus important que celui de l’émanation correspondante. ”

“ Sans préciser autant les hypothèses, on peut adopter le nom d’émanation pour désigner l’énergie radioactive sous la forme qu’elle affecte quand elle se répand dans le gaz qui entoure les corps radioactifs ; on peut de plus supposer que cette énergie disparaît en créant l’énergie de radioactivité induite des corps solides. ”

“ On doit en conclure que l’énergie interne d’un atome est très grande par rapport à celle qui est mise en jeu lors de la combinaison des atomes en une molécule, et ce fait est probablement de nature à expliquer l’indépendance des phénomènes radioactifs des conditions expérimentales. Parmi les essais qui ont été faits en vue d’influencer ces phénomènes, aucun n’a encore donné un résultat positif.
La radioactivité résulte de la destruction de certains atomes, et cette destruction nous apparaît comme un phénomène spontané. ”

“ Production de radioactivité induite. — La radioactivité induite est une activité transmise à des corps primitivement inactifs, placés dans le voisinage des corps qui ont la propriété d’émettre une émanation radioactive. ”

“ L'énergie radioactive qui s'accumule dans le radium tend à se dissiper de deux façons différentes: 1o par rayonnement (rayons chargés et non chargés d'électricité) ; 2o 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 perte d'énergie radioactive, tant par rayonnement que par conduction, croît avec la quantité d'énergie accumulée dans le corps radioactif. ”

“ La radioactivité induite ainsi créée n’est pas due au rayonnement, car elle se manifeste sur tous les corps placés dans l’enceinte, même sur ceux qui sont protégés par un écran de l’action des rayons. Enfin, si le radium est enfermé dans un tube de verre scellé à la lampe, la radioactivité induite ne se produit pas à l’extérieur du tube, qui cependant est traversé par une partie des rayons. La radioactivité induite est due à quelque chose de nature inconnue, qui émane du radium, se propage de proche en proche dans l’air et dans le vide et ne peut traverser une paroi solide. ”

“ On sait aujourd’hui que le gaz que nous avions obtenu devait contenir de l’émanation du radium.
Ce premier exemple d’une activité temporaire ayant été alors laissé de côté devant l’effort qu’exigeait le travail que nous avions entrepris en vue de l’extraction des substances radioactives nouvelles, la conception de radioactivité permanente restait prépondérante, quand eut lieu en 1899 la découverte d’un fait nouveau de haute importance : la radioactivité induite. ”

“ Nous avons vu que la radioactivité induite due au radium suit une loi d’évolution complexe en fonction du temps, et que cette loi dépend du temps pendant lequel la substance activée a été soumise à l’action activante de l’émanation du radium. Quand la substance activée a été soustraite à l’action de l’émanation, son activité mesurée par le rayonnement total va en diminuant ; mais la loi de diminution n’est pas une loi exponentielle simple. ”

“ Radioactivité induite sur des substances qui séjournent 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. ”

“ L’ionisation restante est due aux émanations radioactives et au rayonnement pénétrant du sol.
La radioactivité atmosphérique est variable avec les conditions météorologiques. Les émanations radioactives se dégagent du sol, et, conformément à cette circonstance, la teneur du sol et de l’atmosphère en émanation dépend de la perméabilité du sol, de son humidité et de la pression barométrique. Un sol gelé ou humide contient plus d’émanation qu’un sol poreux et sec [29] . ”

“ Dans cette théorie les éléments radioactifs sont composés d’atomes instables qui se détruisent en émettant des rayons Becquerel et en donnant lieu à la formation d’autres atomes de poids atomique inférieur ; la radioactivité paraît d’autant plus permanente que la vitesse de destruction est moins grande.
Nous avons désigné par rayons Becquerel l’ensemble des rayons qui peuvent être émis spontanément par certains atomes, en particulier par ceux de l’uranium et du thorium. ”

“ On peut admettre, d’une manière générale, que tout corps radioactif est en voie de destruction plus ou moins rapide, et qu’aucun état stable ne peut être atteint tant que la transformation donne lieu à la production d’un autre corps également radioactif. La stabilité ne pourrait être réalisée que pour la matière inactive.
La théorie qui vient d’être exposée est une théorie de transmutation d’éléments chimiques. Cette théorie se trouve parmi celles qui ont été proposées pour l’explication des phénomènes de la radioactivité, presque aussitôt après la découverte du rayonnement uranique. ”

“ Toutes ces recherches sur la radioactivité sont fondamentales et s’adressent à des sujets très variés. Plusieurs ont pour but l’étude de l’émanation, ce corps gazeux étrange que produit le radium, et qui est responsable, pour une forte part, du rayonnement intense, communément attribué à ce dernier. Pierre Curie mit en évidence, dans une étude approfondie, la loi rigoureuse et invariable, suivant laquelle l’émanation se détruit quelles que soient les conditions dans lesquelles elle se trouve. ”

“ Le dégagement d’émanation par l’oxyde ou l’hydrate de thorium est d’autant plus important que la couche de matière employée est plus épaisse. Pour des couches d’épaisseur suffisante, la radioactivité répandue dans le gaz, par suite de la présence de l’émanation, est importante par rapport au rayonnement direct de la substance. Quand on entraîne le gaz radioactif par un courant d’air, la conductibilité de l’air au contact de la substance se trouve fortement diminuée, car l’émanation du thorium ne peut pas s’y accumuler. ”

“ La destruction des atomes est assimilée à une explosion lors de laquelle des fragments d’atome peuvent être projetés avec ou sans charge électrique. Les produits résultants peuvent être soit inactifs, soit doués de radioactivité, et dans ce dernier cas l’atome nouvellement formé n’est pas lui-même stable, mais doit subir une nouvelle désintégration au bout d’un temps plus ou moins long. ”

“ Nous n’avons aucune notion sur la grandeur de l’énergie mise en jeu dans les phénomènes de radioactivité, et nous ne savons ni suivant quelles lois elle se dissipe, ni si elle varie avec l’état physique et chimique des corps radiants. ”

“ La radioactivité est la propriété que possèdent l' uranium , le chorion , le radium ou leurs sels d' émettre spontanément certains rayons qui se traduisent par des manifestations de l' énergie chimique et de l' énergie physique . Mais ce qui est particulièrement remarquable dans les phénomènes radioactifs , c' est la quantité énorme d' énergie engendrée . ”

“ Le radium donne lieu à un dégagement de chaleur de 118cal par gramme et par heure, et cela sans que l’état de la substance se modifie d’une manière appréciable pendant plusieurs années. Ce fait extrêmement remarquable établit une distinction fondamentale entre le radium et les éléments ordinaires, et se trouve en accord avec la conception actuelle qui attribue la radioactivité à une transformation de l’atome.
Les substances radioactives peuvent posséder une activité constante, au moins en apparence, dans les limites de nos observations : tels sont l’uranium, le thorium, le radium, l’actinium. ”

“ Un fil exposé dans l’air et chargé négativement doit acquérir une radioactivité limite, déterminée par un équilibre de régime entre le nombre des particules reçues dans l’unité de temps et le nombre de celles qui éprouvent pendant le même temps la destruction spontanée. ”

“ Toutefois la possibilité d’une transformation atomique non accompagnée de rayonnement n’est évidemment pas exclue. Si une substance inactive se transforme en une substance également inactive, ce fait ne pourra pas être constaté par les procédés d’étude de la radioactivité, mais on peut constater la transformation d’une matière inactive en matière active, ce dont nous verrons des exemples dans la suite de cet Ouvrage. ”

“ En étudiant les propriétés des matières fortement radioactives, préparées par nous (le polonium et le radium) , nous avons constaté que les rayons émis par ces matières, en agissant sur des substances inactives, peuvent leur communiquer la radioactivité, et que cette radioactivité induite persiste pendant un temps assez long.
Voici comment les expériences sont disposées. La matière radioactive en poudre se trouve sur un plateau horizontal ; au-dessus de cette matière l’on place, à quelques millimètres de distance, la plaque que l’on étudie, soutenue par des cales. ”

“ Si l’on cherche à préciser l’origine de l’énergie de radioactivité, on peut faire diverses suppositions qui viennent se grouper autour de deux hypothèses très générales : 1° chaque atome radioactif possède, à l’état d’énergie potentielle, l’énergie qu’il dégage ; 2° l’atome radioactif est un mécanisme qui puise à chaque instant en dehors de lui-même l’énergie qu’il dégage. ”

“ Quant à la question de la radioactivité de l’air expiré par le sujet, il est intéressant de remarquer que, dans le cas de l’absorption d’émanation du Ra-dium par un individu, l’air expiré est très actif pendant la demi-heure qui suit, puis de moins en moins actif. ”

“ On pouvait donc admettre que le départ d’une telle particule entraîne la destruction de l’atome dont elle provient. Diverses expériences sur les émanations radioactives (diffusion, condensation à basse température, dissolution dans les liquides, etc.) étaient venues vers la même époque appuyer l’hypothèse sur la nature matérielle des émanations radioactives. Se basant sur l’ensemble de ces faits, MM. Rutherford et Soddy ont exposé, en 1903, une théorie détaillée des phénomènes de la radioactivité, considérés comme résultant de la désintégration des atomes ”