Histoire de la radioactivité :
la radioactivité naturelle : un pas vers le nucléaire



La découverte de la radioactivité artificielle (1/6)

La tenue à Bruxelles du congrès de physique Solvay en octobre 1933 fut l'occasion pour Frédéric et Irène Joliot-Curie d'annoncer à leurs pairs (Marie Curie, Paul Langevin, Ernest Rutherford, Lise Meitner, Niels Bohr, James Chadwick, Erwin Schrödinger, Paul Adrien Maurice Dirac, Werner Heisenberg, Enrico Fermi, Wolfgang Pauli, ...) le résultat pour le moins surprenant d'une expérience menée quatre mois auparavant et visant à étudier les caractéristiques du rayonnement de faible intensité accompagnant le rayonnement a d'une source intense de polonium 210.

Afin de stopper les particules a émises lors de la désintégration du polonium 210 en plomb 206 - des particules dont l'énergie atteint les 5,3 millions d'électron-volts -, Frédéric et Irène disposent une mince feuille d'aluminium à proximité de la source de polonium. Le rayonnement de faible intensité pénètre seul alors dans une chambre Wilson préalablement plongée dans un champ magnétique de 400 gauss. Apparaissent nettement ainsi, sur chacune des photographies, les trajectoires courbées des particules chargées traversant le gaz de la chambre. Celles d'électrons négatifs naturellement, mais aussi celles de quelques protons, produits de la réaction :

où le silicium 30 constitue un isotope stable du silicium. A leur grande surprise, de nombreuses trajectoires d'électrons positifs apparaissent également. Ces traces disparaissent totalement lorsque la mince feuille d'aluminium est remplacée par une feuille d'argent, de paraphine ou de lithium. Preuve que ces positons ne proviennent pas de la source de polonium mais sont produits lors de la rencontre des particules émises par le radioélément et l'aluminium. Les calculs montrent qu'un positon est émis pour environ deux millions de particules a incidentes. Leur spectre en énergie s'étend par ailleurs jusqu'à 3 MeV - soit bien au-delà de celui des électrons négatifs. Enfin, un résultat analogue est obtenu lorsqu'une mince feuille de bore remplace celle d'aluminium.

Sous l'effet d'un bombardement
de particules a, le noyau d'alu-
minium produit un électron
positif (courbe fine à droite)
et un proton (courbe
épaisse à gauche)


Frédéric et Irène donnent de ce résultat pour le moins inattendu l'interprétation suivante : "On sait que l'aluminium ou l'isotope 10 du bore émettent, sous l'action des rayons a, des protons de transmutation. Parfois, la transmutation s'effectuerait avec émission d'un neutron et d'un électron positif au lieu d'un proton (...) Il y aurait lieu d'admettre l'hypothèse suivant laquelle un proton serait constitué par un neutron et un électron positif". Ils nomment ces positons qu'ils supposent émis en même temps que les neutrons, "électrons positifs de transmutation", et écrivent cette autre réaction aboutissant à un noyau de silicium équivalent, de la manière suivante :



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