Sur les propriétés périodiques des noyaux atomiques

Sur les propriétés périodiques des noyaux atomiques
G.-I. Pokrowski
To cite this version:
G.-I. Pokrowski. Sur les propriétés périodiques des noyaux atomiques. J. Phys. Radium, 1932,
3 (4), pp.150-154. <10.1051/jphysrad:0193200304015000>. <jpa-00233090>
HAL Id: jpa-00233090
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Submitted on 1 Jan 1932
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SUR LES
PROPRIÉTÉS PÉRIODIQUES
DES NOYAUX
ATOMIQUES
Par G.-I. POKROWSKI.
Département Röntgen-Technique de l’Institut Electrotechnique
de l’U.S.S.R.
Sommaire. 2014 On montre ici théoriquement, à partir de quelques hypothèses simples,
que les noyaux de propriétés physiques analogues peuvent avoir des poids atomiques de
valeurs suivantes :
1, 8, 21, 64, 125 et 216.
L’existence d’une loi périodique gouvernant les propriétés des noyaux est aussi probable. D’ailleurs la périodicité indiquée peut être prouvée par des faits expérimentaux.
Le nombre des électrons dans le noyau, les nombres des isotopes de même poids atomique,
la loi de Harkins et la radioactivité indiquent une périodicité qui s’accorde avec la théorie.
En s’appuyant sur différents faits empiriques plusieurs auteurs ont indiqué l’existence
d’une loi périodique gouvernant les propriétés des noyaux atomiques (1). L’existence d’une
telle périadicité est très probable aussi du point de vue théorique en considérant le noyau
comme un ensemble de particules plus petites (de protons et d’électrons) gouvernées par les
mêmes lois quantiques que les électrons extérieurs de l’atome.
Etant domé l’état actuel de notre connaissance du
il serait peu motivé de
construire des modèles compliqués pour une explication mathématique d’une semblable
périodicité. Il serait plus commode dans le cas discuté de se baser sur les considération
les plus simples et les plus générales.
Les nombreux efforts pour résoudre cette question dans la direction indiquée permettent d’arriver à la conclusion suivante qui peut être basée sur quelques hypothèses
analogues à celles des autres domaines de la physique.
1. Chaque noyau peut être associé à un phénomène ondulatoire de longueur d’onde :
où M est la masse du noyau, v la vitesse et h la constante de Plank.
2. Chaque proton dans le noyau peut s’associer à l’onde de longueur
:
où m est la
masse du proton.
3. Les dimensions géométriques du noyau se trouvent dans une relation définie avec X
et ),i multipliés par un nombre entier.
4. Les noyaux géométriquement analogues l’un à l’autre doivent avoir les mêmes pro-
priétés physiques.
5. Le volume du noyau est
(1)
R.-A.
proportionnel au
nombre des
protons N.
Sonder, 2. fl allgemeine und anorg. Chemie, 192 (1930), Heft 3.
G.-I. Pokro,vskL Naturwiss, 19
(193t),
51B.
-
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0193200304015000
151
.einq hypothèses indiquées nous permettent d’arriver à une solution par les deux
suivants
:
moyens
S’il existe une proportionnalité entre le volume du noyau et IV, toutes les dimensions
linéaires des noyaux géométriquement analogues doivent être proportionnelles à :
Les
C’est pourquoi selon
où 1~ est
tine
constante
l’hypothèse
3
nous avons :
ayant la dimen-sion d’une longueur. Si nous avons des noyaux géoau proton, la valeu-r de Î, doit correspondre aussi à la formule
métriquement analogues
smwante :
"B
Ainsi conformément à la formule
La
protons
masse
ou
(en
et
(3)
nous avons
dans le
entière du noyau plus compliqué doit être
négligeant le défaut de masse de l’atome) :
d’après
Ici p, est
(1)
un
les formules
(3) et (1)
ne
peut
égale
du
à la
proton :
somme
des
masses
des
nous avons :
nombre entier. Selon la formule
Cette formule
cas
(4)
on
peut aussi écrire :
être satisfaite que dans certaines conditions :
puisque
et j)1
1
sont des nombres
2. La seconde
entiers, ,1°~ doit être aussi
possibilité
un
nombre entier.
est la suivante :
trouve dans le noyau dans une situation
meut sur une orbite constante, nous obtiendrons d’après les
sidérations développées au début du premier raisonnement :
Si le
proton
Pour le
se
proton
nous avons :
ainsi :
C) Ici p
est
un
nombre entier.
stable,
autrement dit, s’il se
et 3 et les con-
hypothèses 2
152
1
.2B73
Puisque p2 et P3
doit être
On voit
un
sont des nombres entiers
nombre entier.
que le noyau entier et
ainsi,
nous avons
chaque proton
de
de
ce
nouveau
noyau
ne
la condition que
peuvent avoir
une
1
configuration stable, que si iBr3 est un nombre entier (en cas des noyaux géométriquement
analogues au proton). Autrement dit, seules les valeurs suivantes de N sont possibles :
Ainsi, entre ces nombres on peut ranger par périodes toutes les valeurs de N.
Selon l’hypothèse 4, au commencement de chaque période doivent se trouver des
noyaux analogues par leurs propriétés physiques. Chaque période a les nombres suivants
de valeurs possibles de ~V :
De semblables périodes sont en bon accord avec des faits empiriques.
On peut comparer cette théorie avec l’expérience dans les quatre directions suivantes :
protons
1. Comme l’a indiqué Sonder (1) la relation entre les nombres d’électrons et de
dans le noyau a un caractère périodique. Il est plus commode de démontrer cela en prenant
au lieu du nombre total des électrons, le nombre suivant :
où 7, est le numéro atomique. On remarque facilement que représente le nombre des
électrons supplémentaires dans le noyau, composé de particules a. En représentant n
comme une fonction de ,V on obtient la courbe représentée figure 1.
Fig. 1.
~
Les
théorie.
périodes
‘~. On sait
(I) L.
c.
de cette courbe
cependant
correspondent bien,
que le nombre des électrons
comme on
correspondant
peut le voir,
à
un
avec
la
nombre donné IV
153
de
protons n’est pas entièrement défini : les isotopes de différents éléments, ayant le même
poids atomiques, ont des valeurs de n différentes. La courbe de la figure 1 correspond aux
valeurs moyennes de Il pour chaque IV.
En considérant les nombres des isotopes correspondants à .LBT dans des intervalles
N2 = 10, en représentant ce nombre Q comme
quelconques, par exemple pour IV,
une fonction de IV, on obtient de nouveau une courbe ayant la même périodicité, comme on
le voit sur la figure 2, où la courbe 2 correspond à la périodicité théorique (1).
-
Fig. 2.
3. Pour la vérification de la périodicité indiquée on peut utiliser aussi les autres qualités du noyau. Il est reconnu que la quantité relative d’un élément chimique dans l’univers
dépend avant tout des propriétés de son noyau. Il est aussi reconnu que les éléments,
ayant des numéros pairs, existent en plus grandes quantités que les éléments de numéros
impairs (loi de Harkins).
Se basant sur les dernières données expérimentales concernant la quantité des éléments
différents dans l’écorce du globe et dans les météorites, on peut démontrer graphiquement
la justesse de la loi de Harkins.
En représentant les logarithmes des quantités relatives des éléments comme la fonction
du numéro atomique Z, on peut relier par une courbe les points correspondant aux Zpairs
et par une autre courbe ceux correspondant aux Z impairs. En prenant les différences des
ordonnées E de ces courbes et en les représentant graphiquement comme fonction de Znous
obtenons la courbe représentée figure 3. Cette courbe a un caractère périodique, les périodes
correspondant à notre théorie. D’ailleurs il faut prendre due nouveau ici au lieu de N, pour la
comparaison avec la théorie, les valeurs coirespondantes de Z. On peut le faire seulement
approximativement, parce qu’à chaque ...BT correspondent différentes valeurs de Z. Mais cette
approximation ne peut pas changer beaucoup la coïncidence de la théorie et de l’expérience,
que l’on peut voir figure 3 (2).
4. La radioactivité est une des propriétés les plus caractéristiques du noyau atomique.
En admettant que le poids atomique moyen pour les éléments radioactifs se trouve vers 228,
faut s’attendre, selon la périodicité indiquée, à l’existence d’éléments radioactifs près des
poids atomiques : ~37, $6, 39 et 20. Il est indispensable, cependant d’exclure le dernier de ces
nombres, parce que les éléments de tels nombres atomiques sont thermodynamiquement
stables et ne peuvent pas se désintégrer. Ainsi restent les nombres suivants : 137, 86 et 39.
Le poids atomique 39 correspond à l’élément Potassium. L’un de ses isotopes est radioactif.
(1) Toutes les
données
expérimentales pour les figures
(j 930), 123.
expérimentales pour la figure 3
1 et 2 sont
prises
cbez F.-G, Hautermans,
bnisse d. exakten lVaturwiss., 9
(2)
~1930),
Toutes les valeurs
751.
sont
prises
chez 1 and rr’. lodâak,
Erge-
154
poids atomique 86 correspond au Rubidium, qui est aussi radioactif. Près du poids
atomique 137 on a pas encore découvert d’isotopes radioactifs, Mais il faut renlarqner que
la quantité relative des éléments dans cette région est très minime. Il est bien possible que
les isotopes radioactifs ne soient pas encore découverts dans cette région. Cependant, le
fait que les éléments dans cette partie ne soient pas numbreux indique leur instabilité conLe
forme à la théorie.
Ainsi presque toutes les pTopTiétés fondamentales du noyau atomique correspondent
considérations générales indiquées au commencement de cet article. Il est certain que
l’investigation plus détaillée de cette question doit un peu changer et compliquer le schéma
donné, mais elle ne peut changer le principe général.
aux
Manuscrit reçu le 20
septembre 1931.