Sur une classification nucléaire des atomes en relation avec leur

Sur une classification nucl´eaire des atomes en relation
avec leur gen`ese possible et leur d´esint´egration
radioactive
Georges Fournier
To cite this version:
Georges Fournier. Sur une classification nucl´eaire des atomes en relation avec leur gen`ese
possible et leur d´esint´egration radioactive. J. Phys. Radium, 1930, 1 (6), pp.194-205.
<10.1051/jphysrad:0193000106019400>.<jpa-00233021>
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SUR
UNE
CLASSIFICATION
NUCLÉAIRE
DES
ATOMES EN RELATION
AVEC LEUR GENÈSE
POSSIBLE
ET
LEUR
DÉSINTÉGRATION
RADIOACTIVE
par
GEORGES
FOURNIER
Docteur ès
Sciences.
Sommaire. 2014 L’auteur
indique
les considérations
qui
l’ont amené à
établir une
nouvelle
classification
des
atomes et du
même
coup
à
rechercher
une
relation entre
le
poids
ato-
mique A
et le
numéro
atomique
N
des
éléments.
En
raison
du
caractère
essentiellement entier des
grandeurs
atomiques,
cette relation
doit
avoir
un
caractère
arithmétique :
elle est liée
en
effet,
d’une
façon
très
simple,
à
la
distribution
des nombres
premiers.
L’auteur
montre
ensuite la
relation
entre
la
classification
nucléaire
et la
désintégration
ou
la construction des atomes
suivant
trois
matériaux nucléaires élémentaires corres-
pondant
à trois
types
de transformations :
type a
ou
hélion,
type 03B2
ou électron nucléaire
libre,
type H
ou neutron.
Suit
le tableau
de
classification dans
lequel
les
atomes
sont
rangés, suivant
leur capacité
de filiation
U,
en
quatre
familles :
les
trois familles radioactives
de
l’uranium,
de l’acti-
nium et
du
thorium
prolongées
vers
les
éléments
légers,
et une
quatrième
famille
dépourvue
de
réprésentants
radioactifs. Le tableau
donne,
pour
chaque
atome,
les
valeurs de la
capacité
de filiation
U,
du
numéro
atomique
N,
du
poids atomique
A,
du
nombre ~
d’hélions
du
noyau,
du
nombre 03B5
d’électrons
nucléaires libres et du nombre de 03C0
neutrons
du
noyau.
Les
données de
ce
tableau
permettent
de mettre en évidence la
signification
nucléaire
de
la relation entre A
et N :
un
équilibre
tend
à se conserver entre
le
nombre 03B31
d’hélions
du
noyau
et
le nombre 03B5 d’électrons nucléaires
libres,
tel
que
si
~
varie comme
la
suite
des
nombres
premiers,
l’excès
~-03B5 varie
comme la suite
des nombres
impairs.
Le numéro
atomique
VT,
qui
classe les éléments dans le tableau
périodique
de
Men-
déléeff,
ne
peTmet
pets
de
distinguer
entre différents
types
d’atomes
qui occupent
une
même
case de ce
tableau,
et
que,
pour
cette
raison,
on
nomme
isotopes.
Le
poids
atomique A,
d’autre
part,
est
également impuissant à
définir
complètement.
un
atome,
puisque
des
atomes
différents
peuvent
avoir le
même
poids
atomique.
On est
donc
obligé,
pour
définir
complètement
un
atome,
de
donner à
la
fois
N et
A.
Nous avons
pensé
que
l’on
pourrait
trouver
une
grandeur
U,
fonction de
A
et de
N,
qui
suffirait à elle seule
pour désigner
un
atome sans
ambiguïté.
Nous
avons
choisi
l’expression
qui
remplit
effectivement
cette condition. En
outre,
cette
grandeur
a une
signification
physique :
elle diminue
de
1
chaque
fois
que
l’on
passe
d’un atome
radioactif
à
son
descen-
dant
direct,
que
la
transformation
se fasse
par
émission x ou
~3.
Si le
processus
de
désintégration
des
radioéléments
se
poursuivait
au-delà
du
plomb.
jusqu’aux
éléments les
plus légers,
U
représenterait pour
un
atome
quelconque
sa
capacité
de
filiation,
la
partie
entière
de
U
étant
égale
au
nombre total
de
transformations
a
ou ~
que
cet atome serait
capable
de fournir.
Nous
ne considérons
pas
ce
prolongement
des
familles
radioactives
vers les
éléments
légers
comme
une
réalité
démontrée,
mais
comme
un
moyen
commode
de classement. Le
calcul de
6"
étendu à tous
les
atomes,
même
inactifs,
permet
en
effet de classer la
très
grande
majorité
des
isotopes
connus d’une
façon
distincte :
seuls
les
atomes
provenant
par
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0193000106019400

195
bifurcation
du
même
atome
générateur 2013
par
exemple
les
corps
radioactifs C
et
C"
prove-
nant
du même
corps
ll’ -
ont,
dans
chaque
famille,
la
même
capacité
de filiation.
En dehors de ces cas
particuliers
d’indétermination,
la
capacité
de filiation
L’
d’un
atome
suffit à le définir
complètement.
Ceci nous amène à
penser,
que,
en
se
dormant U,
on
se
donne
implicitement
Il
et
1V,
et
que
par conséquent
il
existe entre À
et -N-
une
autre
relation
que
la définition même de
U.
Relation
entre A et hi
(~).
-
Le
passage
d’un
atome
à un
autre
correspond
à
des
variations
essentiellement
discontinue,
faisant
intervenir
des
nombres
toujours
entiers
d’éléments
discrets : dans
l’expression
de
la
relation
que
nous
cherchons,
la théorie des
nombres
doit donc
intervenir à
beaucoup
pius
juste
titre
que
l’analy-se
mathématique.
C’est
t
effectivement
en
étudiant
les
propriétés arithmétiques
des
caractéristiques
atomiques
que
nous avons mis
en
évidence
la
relation suivante : i
Considérons
d’une
part
la
suite
des
nombres
premiers impairs,
d’autre
part
la
suite
des nombres
impairs.
Appelons i
le nombre
impair qui
correspond
au
nombre
premiers
p,
et
f Qrmons
encore la
quantité p
:
Traçons
maintenant sur
un
graphique
des
croix
ayant pour
ordonnées les valeurs
de p,
pour
abscisses les valeurs
correspondantes
de
~a -~-
i .
Sur le même
graphique,
avec
les
mêmes
échelles,
traçons
des
points représentants
les
différents atomes
chaque
isotope
d’un
même
élément étant considéré
comme un
atome
distinct.
Comme
ordonnées nous
prendrons
le
quart À
du
poids
atomique,
compte
non tenu
4
du
packing
effect,
c’est-à-dire le
quart
du
nombre de
protons.
La
partie
entière de
ce
quart
est,
comme
nous
le verrons
plus
loin,
le
nombre d’hélions du
noyau.
Comme
abscisses
nous
prendrons
le
numéro
w
de
chaque
atome.
Pour les
corps
dont
les
isotopes
n’ont
pas
été
déterminés,
nou&#x26; avons
simplement
porté
en ordonnées
le quart
du
poids
atomique.
(On
pourrait
évidemment
porter
en
ordonnées A
et 1 »
au
lien de É
4
Comme
on
peut
le
constater
sur
la
planche
ci-contre,
la
figurée
dessinée
par
l’ensemble
des
points correspondant
aux
atomes,
et la
figure
formée
par
les
croix
correspondant
aux
nombres
premiers
ont
le même
caractère
de
discontinuité
et la
lnème
allure de
croissance.
A
première
vue
l’introduction
des nombres
premiers
dans les relations
intra-atomiques
est un
peu
inattendue;
mais
il
faut
penser que
les nombres
premiers représentent
les
types
fondamentaux
d’arrangement
d’éléments
discrets,
à minimum
de
symétiieauxquels
tous les
autres se ramènent
par
division.
Nous
verrons d’ailleurs
plus
loin
que
la distribution
dites
nombres
premiers
semble avoir une
correspondance
physique
qui
régit
l’équilibre
entre
différents
constituants
du
noyau atomique,
Classification nucléaire. -
Rappelons
que la capacité
de
filiation!
i
diminue
de 1
lowqn’on
passe
atome radioactif
à son descendant
direct,
que
ta
transformation
soit
du
type«
on
du
type
p.
Attribuer
une
capacité
de filiation
aux
atomes
radioactifs
équivaut
à
protonger
par
la
pensée
les
familles radioactives
jusqu’aux
éléments
les
plus
légers,
par
une
suite
de
transformations x
et..
Mais,
du côté des
atomes
légers
au
moins,
il
est
possible
de
regarder
les
transformations
dans
le
sens constructit.
L’application
de la
mécanique
ondulatoire
à
rimpact
de
particules
de
protons
ou
d’électrons sur les
et au
calcul

196
des conditions
de leur
fixation
(3)
permettra
sans doute
de faire sortir à
bref délai du
domaine
de
l’hypothèse pure
la
théorie
de la
construction
des
atomes lourds
à
partir
des
atomes
légers,
à l’aide d’un
petit
nombre de matériaux
élémentaires
identiques.
On
peut
même
envisager
dans ce domaine
une
expérimentation
directe,
et
peut-être
des consta-
tations
astrophysiques.
Nous allons
montrer
qu’il
est
nécessaire,
dans
ces
considérations
constructives,
d’adjoindre
aux
transformations
a
et ~
des transformations
de
type
Il
correspondant
à
l’émission ou
à la fixation
par
le
noyau
d’un
groupement proton-électron.
Nous ne
voulons rien
préjuger
sur
l’état
de ce
groupement
soit à l’intérieur
du
noy au,
soit dans
ses manifestations
extérieures : on
peut
le
considérer soit comme
un
atome
d’hydrogène,
soit
comme un
neutron,
forme
beaucoup
plus
condensée ;
mais
pour
plus
de
commodité
dans le
langage
nous
parlerons
des
neutrons du
noyau.’
Considérons un atome
quelconque
de
poids atomique
entier A
et
de
numéro
atomique
r.
Son
noyau
renferme A
protons
et
- l’atome étant
considéré
comme neu tre - A -
lljélectrons
nucléaires.
Faisons
l’hypothèse
que
les
protons
sont
groupés
quatre
par
quatre
sous
forme
d’ héliuns
ou
noyaux
d’atomes
d’hélium,
dont
chacun
renferme
en
outre deux électrons
nucléaires.
A
étant considéré
comme
multiple
de 4
plus x (x
==
~,
f , ~
ou
3),
il
y
aura dans
le
noyau
hélions
et
il
restera
d’autre
part
protons
non
engagés
dans
des
hélions.
Supposons
encore
que
chacun de
ces
7t
protons
s’associe
à un
électron
nucléaire restant
pour
former
1t
neu tron s .
-
Chaque
hélion renfermant deux
électrons,
sur
les
J
-
..B
électrons
nucléaires ;
A-7t
2 r,
= 2
sont
engagées
dans
les liélions.
Sur les
1
-
lV
-- 7t
_
j -
2V
+
7t
électrons
nucléaires
restants,
r,
sont
engaés
Sur les
J 2013
7V2013
20132013
=
201320132013-201320132013!-
électrons
nucléaires
restants
sont
engagés
dans
des neutrons.
Il
reste donc
en
définitive :
électrons
nucléaires libres.
Nous verrons
plus
loin
que s peut
être
nul,
et
mème
que
les
électrons nucléaires
peuvent
n’être
pas
assez nombreux
pour
fournir,
en
plus
des
électrons
nécessaires
aux
hélions,
la
totalité des r électrons
nécessaires
à
la formation
des «
neutrons.
Dans
ce
cas,
relatif
seulement
à
certains atomes
légers,
le
noyau
renfermerait
exception-
nellement
un
proton
libre.
Du
point
de vue
nucléaire,
une
transformation du
type ~
correspond,
en
tant
que
désintégration,
à
la
perte
d’un
électron nucléaire. Il est
naturel
de
penser
que
cet
électron
sera
pris parmi
les électrons nucléaires libres.
Le nombre
total
de
désintégrations
du
type
que
l’atome
serait
capable
de
fournir,
ou,
si
l’on
veut,
sa
capacité
de
filiation
~3,
sera
donc
précisément
égale
au
nombre
de ces
électrons nucléaires
libres,
soit
Comme confirmation
des
deux
hypothèses
que
nous venons de
faire
concernant l’exis-
tence d’hélions
et
de
neutrons à l’intérieur
du
noyau,
calculons d’une autre
manière
la
capa-
cité
de
filiation ~
de
l’atome,
cette fois sans
faire aucune
hypothèse
sur
la
constitution
pos-
sible du
noyau :
lors
d’une
désintégration
du
type
a,
le
nombre
/V
des
électrons
périphé-
riques
de l’atome
augmente
de
1 ;
le
poids atomique
ou nombre
de
protons -1
restant
le
même,
le nombre
-"1
-
.~’
des
électrons
nucléaires diminue de
1 ;
par conséquent
l’excès t~ - ~ .V des électrons nucléaires sur
les
périphériques, (grandeur
qui
ne
varie
pas

197
Fi g, i .