Badanie ciał radioaktywnych - Maria Skłodowska-Curie

Aktywność soli stałej radonośnej, pozostawionej w powietrzu wolnym, nie zmniejsza się widocznie, gdyż jedynie warstwa powierzchniowa, bardzo cienka, bierze udział w zjawisku promieniotwórczości wzbudzonej. W soli stałej energia wciąż się nagromadza, uchodzi bowiem prawie jedynie przez promieniowanie. Gdy sól podobną rozpuścimy w wodzie, nagromadzona energia promieniotwórcza rozdzieli się pomiędzy wodą a solą; jeżeli wodę oddestylujemy, to ona zatrzyma znaczną część promieniotwórczości, sól stała stanie się natomiast mniej aktywną (10 i 15 razy) niż przed rozpuszczeniem. Powoli jednak sól stała powraca do swej poprzedniej radioaktywności.

Można jeszcze bardziej uzupełnić teorię powyższą, jeżeli się wyobrazi, że promieniotwórczość radu powodowana jest przez energię radioaktywną, wydzielaną przez rad pod postacią emanacji.

Można więc przyjąć, że każdy atom radu jest źródłem stałym i niezmiennym emanacji. W tej samej chwili, kiedy powstaje ta forma energii, doświadcza ona stopniowej transformacji w energię promieniejącą w postaci promieni Becquerela; prędkość podobnej zamiany proporcjonalna jest do ilości nagromadzonej emanacji.

Jeżeli roztwór radonośny zamknięty jest w przestrzeni ograniczonej, to emanacja może się w niej rozszerzać i przechodzić na ścianki. Tam się ona zamienia w promienie, podczas gdy sam roztwór wydziela zaledwie niewielką ilość promieni Becquerela; promieniotwórczość jest w pewien jakoby sposób wydalona na zewnątrz radu. Przeciwnie, ze stałej soli radu emanacja nie może wydzielić się łatwo na zewnątrz; nagromadza się w niej przeto i przemienia się na miejscu w promienie Becquerela; promieniowanie soli osiąga zatem wartość wyższą⁸⁶.

Jeżeli sól radową ogrzejemy, to wydzielanie się emanacji przebiega szybciej i zjawiska promieniotwórczości wzbudzonej są wtedy bardziej intensywne, aniżeli w temperaturze zwykłej. Lecz jeżeli teraz sól doprowadzimy z powrotem do temperatury zwykłej, to zachowywać się będzie podobnie jak po rozpuszczeniu, tj. posiadając z początku mniej emanacji, niewielką wskazywać będzie promieniotwórczość. Powoli jednak radioaktywność nagromadzi się na nowo w soli stałej, promieniowanie się zwiększy.

Jeżeli ogrzewać będziemy sól do czerwoności, to straci ona większą część swojej własności aktywowania; innymi słowy wypływ emanacji będzie utrudniony; w następstwie tego ilość emanacji wewnątrz ciała wzrośnie, i sól dojdzie do wyższej niż poprzednio promieniotwórczości granicznej.

Gdyby powyższa teoria promieniotwórczości miała być ogólną, należałoby się spodziewać, że wszystkie ciała promieniotwórcze wydzielają emanację. Tymczasem wypływ jej stwierdzono dla radu, toru i aktynu; to ostatnie ciało wydziela bardzo silnie emanację nawet w stanie stałym. Uran i polon, o ile się zdaje, nie wydzielają emanacji, choć wysyłają promienie Becquerela. Ciała te nie wytwarzają promieniotwórczości wzbudzonej w przestrzeni zamkniętej, jak te czynią rad, tor i aktyn. Fakt ten zresztą nie znajduje się w absolutnej sprzeczności z poprzednią teorią. Bardzo bowiem być może, że emanacja uranu i polonu rozkłada się niezwykle szybko, a wtedy byłoby bardzo trudnym zaobserwowanie podobnej emanacji w powietrzu lub stwierdzenie promieniotwórczości przez nią wzbudzonej w ciałach sąsiadujących. Podobny pogląd nie jest niemożliwy; wiadomo bowiem, że czasy, w jakich emanacje radu i toru zmniejszają się do połowy, odnoszą się do siebie jak 5000 do 1. Zdaje się zresztą, że w pewnych warunkach (mianowicie w roztworze) uran może wzbudzać w ciałach promieniotwórczość.

Można by się teraz zapytać, czy energia powstaje w samych ciałach promieniotwórczych, czy też raczej jest pobierana przez te ciała ze źródeł zewnętrznych? Żadna z licznych hipotez dotyczących tego przedmiotu nie znalazła jeszcze stwierdzenia doświadczalnego.

Można by mniemać, że energia promieniotwórcza była już uprzednio nagromadzona i że ona wydziela się powoli, podobnie jak to ma miejsce z fosforescencją o bardzo długim trwaniu. Można także wyobrazić sobie, że wydzielaniu się energii promieniotwórczej towarzyszy pewna przemiana w atomie ciała promieniującego; fakt, że rad wydziela ciepło w sposób ciągły, przemawia na korzyść podobnej hipotezy. Można również sądzić, że przemiana taka atomu połączona jest ze stratą w ciężarze i z wydzieleniem cząstek materialnych, tworzących promieniowanie. Źródeł energii niektórzy doszukują się w sile ciężenia. Wreszcie można sobie wyobrazić, że w przestrzeni istnieją stale promieniowania nieznane, które zatrzymywane są przez ciała promieniotwórcze i zamieniane w energię promienistą.

Różne dowody przytoczyć można za i przeciw powyższym poglądom; najczęściej jednak próby stwierdzenia na drodze doświadczalnej konsekwencji tych hipotez dawały rezultaty ujemne. Energia promieniotwórcza uranu i radu, o ile dotąd wiadomo, nie ulega z upływem czasu wyczerpywaniu lub nawet zmianie dostrzegalnej. Demarçay badał w spektroskopie próbkę chlorku radu czystego i nie znalazł żadnej zmiany w widmie w ciągu 5 miesięcy. Główna linia baru, widoczna w widmie i wskazująca obecność śladów tego ciała, nie wzmocniła się w trakcie tych badań; rad nie zmienił się ani na bar, ani na inne ciało w sposób dostrzegalny.