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LES RAYONS α, β, γ DES CORPS RADIOACTIFS

8. — Variation d’énergie interne dans les transformations nucléaires.

Pour un atome simple au point de vue isotopique le poids atomique est voisin d’un nombre entier P ; le noyau de cet atome contient donc P protons. Le nombre d’électrons étant également P pour l’atome neutre, N de ces électrons sont extranucléaires et P − N intranucléaires, si N est le nombre atomique. Les données très précises de l’analyse des masses, dues principalement à Aston, font connaître la masse d’ions de charge connue, d’où on déduit celle des atomes neutres en tenant compte de la masse de l’électron, la base adoptée étant $\mathrm {O_{16}} \ =\ 16$. Pour calculer la masse du noyau, il conviendrait de retrancher celle de tous les électrons extranucléaires. Le poids atomique de l’électron au repos est environ 0,00055.

Aston a mesuré pour de nombreux éléments le « coefficient de condensation » (packing fraction) défini comme excès de masse atomique par proton sur le nombre entier voisin. Ce coefficient ω est maximum pour l’atome d’hydrogène, pour lequel il atteint 77,8 × 10^-4. La courbe qui représente ω en fonction de P présente une allure assez régulière ; ω reste > 0 pour P < 16, prend ensuite des valeurs négatives et passe par un minimum vers P = 60, puis augmente, s’annule vers P = 200 et continue à augmenter au delà, selon une allure qui paraît linéaire. L’ordre de grandeur de ω étant 10^-4, on voit que l’incertitude introduite dans le calcul de la masse des noyaux par la soustraction des masses des électrons extranucléaires pourrait ne pas être négligeable, s’il y avait un doute sur la masse à attribuer aux électrons, selon la vitesse dont ils pourraient être animés.

L’effet de condensation est relié à la perte d’énergie interne par la relation d’Einstein $\vartriangle \mathrm {E} \ =\ c^{2}\vartriangle {m}$. Cette perte est particulièrement sensible dans le cas de l’atome d’hélium, considéré comme formé de 4 atomes d’hydrogène. Les masses atomiques rapportées à $\mathrm {O_{16}} \ =\ 16$ étant H = 1,00778 et He = 4,00216, la perte de masse par atome gramme d’hélium est 4 × 1,00778 − 4,00216 = 0,029 gr. En divisant cette quantité par le nombre d’Avogadro, on trouve pour la perte de masse par atome d’hélium 4,8 × 10^-26 gr. et pour la perte d’énergie correspondante 4,3 × 10^-5 ergs, soit 27 × 10⁶ électron-volts. Les deux électrons extranucléaires de