Dezintegrarea pozitronilor

Dezintegrarea pozitronilor  este un tip de dezintegrare beta , numită uneori și „ dezintegrare beta plus ” (β + -dezintegrare), „ emisie de pozitroni ” sau „ emisie de pozitroni ”. În dezintegrarea β + , unul dintre protonii nucleului se transformă printr- o interacțiune slabă într-un neutron , un pozitron și un neutrin electronic . Mulți izotopi experimentează degradarea pozitronilor , inclusiv carbon-11 , azot-13 , oxigen-15 , fluor-18 , iod-121 . De exemplu, următoarea ecuație ia în considerare transformarea prin dezintegrarea β + a carbonului-11 în bor-11  cu emisia unui pozitron e + și a unui neutrin electronic ν e :

Procesul de dezintegrare a pozitronilor concurează întotdeauna cu captarea de electroni , care are prioritate energetică, dar odată ce diferența de energie dispare, factorul de ramificare a reacției se deplasează către dezintegrarea pozitronilor. Pentru ca dezintegrarea pozitronilor să aibă loc, diferența dintre masele atomilor în descompunere și a atomilor fii Q β trebuie să depășească de două ori masa electronului (adică Q β > 2 me ≈ 2 × 511 keV = 1022 keV ). În același timp, captarea electronului poate avea loc la orice diferență de masă pozitivă (minus energia de legare a electronului capturat pe învelișul atomic).

Spectrul de energie cinetică al pozitronilor emiși de nucleu în dezintegrarea pozitronilor este continuu și se află în intervalul de la 0 la E max = Q β − 2 m e . Energia neutrinilor emiși se află în același interval. Suma energiilor cinetice ale pozitronului și neutrinului este egală cu E max . Pozitronul încetinește aproape instantaneu în mediu și se anihilează cu unul dintre electronii atomului dezintegrat al materiei din jur, emițând în majoritatea cazurilor două raze gamma de anihilare cu energii de 511 keV și momente direcționate opus. Detectarea unor astfel de cuante gamma care călătoresc în aceeași linie dreaptă în direcții opuse facilitează reconstrucția punctului de anihilare, motiv pentru care izotopii care suferă dezintegrarea pozitronilor sunt utilizați în tomografia cu emisie de pozitroni .

Ca toate celelalte tipuri de dezintegrare beta, dezintegrarea pozitronilor nu modifică numărul de masă al nucleului, adică. numărul de nucleoni din nucleu rămâne neschimbat. Reduce sarcina nucleului Z cu unul, deoarece unul dintre protonii nucleului este transformat într-un neutron, iar sarcina sa pozitivă este dusă departe de nucleu de pozitron; elementul rezultat are un număr atomic mai mic, adică. este mutată cu o celulă la începutul tabelului periodic. De exemplu, carbonul-11 ( Z =6 ) este transformat în bor-11 ( Z =5 ).

Dezintegrarea pozitronilor din starea fundamentală a nucleului este experimentată numai de izotopii bogați în protoni (deficienți de neutroni) care au un număr atomic mai mare decât cel puțin unul dintre izotopii beta-stabili dintr-un lanț izobar dat (seturi de izotopi cu același numărul de masă A ).

Vezi și