Œuvres de Pierre Curie/36
SUR LA RADIOACTIVITÉ DES SELS DE RADIUM.
séance du 29 juillet 1901.
Nous avons montré précédemment qu’on peut communiquer temporairement des propriétés radioactives à un corps quelconque à l’aide des sels de radium, et qu’en particulier on peut les communiquer à l’eau distillée.
Cette eau peut être rendue radioactive par divers procédés.
On peut, par exemple, comme nous l’avons déjà indiqué, séparer par distillation en vase complètement clos l’eau d’une dissolution de chlorure de radium faite depuis plusieurs jours ; l’eau distillée ainsi obtenue est fortement radioactive.
Un second procédé encore plus simple consiste à mettre dans une enceinte parfaitement close deux cristallisoirs renfermant, l’un une dissolution d’un sel de radium, l’autre de l’eau distillée ; au bout d’un temps suffisant, l’eau distillée est devenue active, la communication de la radioactivité se faisant par l’intermédiaire des gaz de l’enceinte.
Enfin, un troisième procédé consiste à enfermer une solution de sel de radium dans une capsule de celluloïd complètement fermée[1] et à plonger cette capsule dans l’eau à activer, placée elle-même dans un flacon fermé. Dans ces conditions le celluloïd joue le rôle d’une membrane semi-perméable parfaite, et aucune trace de sel ne traverse les parois, tandis que l’activité de la dissolution se communique très bien à l’eau extérieure[2].
L’eau activée peut avoir une activité aussi forte et même, dans certaines conditions, plus forte que celle du corps qui a servi à la rendre radioactive. Conservée en tube scellé, elle perd la plus grande partie de son activité en quelques jours ; laissée en vase ouvert, la perte d’activité est beaucoup plus rapide et est d’autant plus rapide que la surface de contact avec l’air ambiant est plus grande.
Les dissolutions de sels de radium se comportent d’une façon analogue. Si on laisse une dissolution en vase ouvert, elle diminue considérablement d’activité, et l’on abaisse cette activité autant que l’on veut en augmentant la surface de contact de la dissolution avec l’air libre[3]. Mais, contrairement à ce qui se passe pour l’eau activée, la perte d’activité n’est pas définitive ; si l’on met cette solution désactivée en tube scellé, elle reprend peu à peu, au bout d’une dizaine de jours, son activité primitive.
Voici une théorie qui permet de coordonner assez bien ces phénomènes de radioactivité : on peut admettre que chaque atome de radium fonctionne comme une source continue et constante d’énergie radioactive sans qu’il soit nécessaire, d’ailleurs, de préciser d’où vient cette énergie[4]. L’énergie radio-active accumulée dans un corps par le radium tend à se dissiper de deux façons différentes : 1° 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 (radioactivité induite).
La perte d’énergie radioactive d’un corps, tant par rayonnement que par conduction, est d’autant plus grande que la quantité de cette énergie accumulée dans le corps est plus considérable. On comprend alors qu’un équilibre de régime s’établit nécessairement, l’énergie radioactive accumulée dans le corps allant en augmentant jusqu’à ce que la double perte dont nous venons de parler compense l’apport continu fait par le radium.
On peut considérer cette manière de voir comme analogue à celle qui est en usage dans l’étude des phénomènes calorifiques. Si, dans l’intérieur d’un corps, il se fait, par une cause quelconque, 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 du corps par rayonnement et par conduction fasse équilibre à l’apport continu de chaleur.
En poursuivant cette analogie, il y aurait lieu de considérer une tension de radioactivité analogue à la température, et caractérisée par l’intensité du rayonnement (que nous avons considéré jusqu’ici comme donnant la mesure de l’intensité de la radioactivité). On pourrait aussi définir une capacité de radioactivité analogue à la capacité calorifique.
La théorie qui précède permet d’interpréter diverses expériences :
En général, excepté dans des conditions spéciales, l’activité ne se communique pas de proche en proche à travers 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 très élevée. Si, au contraire, la dissolution se trouve dans un vase ouvert, la perte d’activité de proche en proche par conduction devient considérable, et, lorsque l’état de régime est établi, l’activité radiante de la solution est très faible.
Remarquons encore que l’activité radiante d’un corps radioactif solide laissé à l’air libre ne diminue pas sensiblement, parce que, la propagation de la radioactivité par conduction ne se faisant pas à travers les solides, c’est seulement une couche superficielle extrêmement 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 (20 fois plus forts environ). Avec un sel solide l’énergie radioactive s’accumule dans le sel et ne se dissipe guère que par rayonnement. Au contraire, lorsque le sel est en dissolution depuis plusieurs jours, l’énergie radioactive est répartie entre l’eau et le sel, et, si on les sépare par distillation, l’eau entraîne une grande partie de l’activité et le sel solide est beaucoup moins actif (10 ou 15 fois, par exemple) qu’avant dissolution[5]. Ensuite le sel solide reprend peu à peu son activité primitive.
La communication de l’activité du sel de radium à l’eau de dissolution se fait d’ailleurs assez lentement, et l’équilibre n’est obtenu qu’au bout d’une dizaine de jours ; si, par exemple, on évapore la dissolution aussitôt après l’avoir faite, le sel garde une portion beaucoup plus considérable de son activité.
- ↑ Celle capsule se fabrique facilement avec de la feuille de celluloïd ; les bords de la feuille se soudent en les humectant d’acétone.
- ↑ L’activité induite ne peut pas être transmise par l’air au travers d’une paroi de celluloïd sec, mais elle se transmet facilement si l’on humecte la paroi avec une goutte d’eau.
- ↑ On peut facilement avoir ainsi une dissolution 500 fois moins active que la solution initiale.
- ↑ Cette énergie peut avoir été emmagasinée antérieurement ; elle peut être produite par une modification du radium lui-même ; elle peut provenir de la transformation d’un rayonnement extérieur inconnu ; elle peut enfin être empruntée à la chaleur du milieu ambiant, contrairement au principe de Carnot {voir l’article de Mme Curie dans la Revue générale des Sciences, janvier 1899).
- ↑ La diminution d’activité a été observée pour la première fois par M. Giesel (Wied. Ann., t. LXIX, 1899, p. 1).