Positron sönderfall

Positronsönderfall  är en typ av beta-sönderfall , även ibland kallad " beta plus-sönderfall " (β + -sönderfall), " positronemission " eller " positronemission ". I β + -sönderfall förvandlas en av protonerna i kärnan genom en svag interaktion till en neutron , en positron och en elektronneutrino . Många isotoper upplever positronsönderfall , inklusive kol-11 , kväve-13 , syre-15 , fluor-18 , jod-121 . Till exempel betraktar följande ekvation omvandlingen via β + sönderfall av kol-11 till bor-11  med emission av en positron e + och en elektronneutrino ν e :

Positronsönderfallsprocessen konkurrerar alltid med elektroninfångning , som har energiprioritet, men när energiskillnaden försvinner skiftar reaktionsförgreningsfaktorn mot positronsönderfall. För att positronsönderfall ska inträffa måste skillnaden mellan massorna av den sönderfallande och dotteratomen Q β överstiga två gånger elektronmassan (dvs Q β > 2 me ≈ 2 × 511 keV = 1022 keV ). Samtidigt kan elektroninfångning ske vid vilken positiv massskillnad som helst (minus bindningsenergin för den fångade elektronen på atomskalet).

Det kinetiska energispektrumet för positroner som emitteras av kärnan i positronsönderfall är kontinuerligt och ligger i intervallet från 0 till Emax = Q β − 2 m e . Energin hos emitterade neutriner ligger inom samma område. Summan av de kinetiska energierna för positronen och neutrinon är lika med E max . Positronen saktar nästan omedelbart ner i mediet och förintas med en av elektronerna i den omgivande sönderfallna materiens atom, och avger i de flesta fall två förintande gammastrålar med energier på 511 keV och motsatt riktade momenta. Detekteringen av sådana gammakvanta som rör sig i samma räta linje i motsatta riktningar gör det enkelt att rekonstruera förintelsepunkten, varför isotoper som upplever positronsönderfall används i positronemissionstomografi .

Liksom alla andra typer av beta-sönderfall ändrar inte positronsönderfallet kärnans massnummer, d.v.s. antalet nukleoner i kärnan förblir oförändrat. Det minskar laddningen av kärnan Z med en, eftersom en av protonerna i kärnan omvandlas till en neutron, och dess positiva laddning förs bort från kärnan av positronen; det resulterande elementet har ett atomnummer ett mindre, dvs. flyttas en cell till början av det periodiska systemet. Till exempel omvandlas kol-11 ( Z =6 ) till bor-11 ( Z =5 ).

Positronsönderfall från kärnans grundtillstånd upplevs endast av protonrika (neutronbrist) isotoper som har ett atomnummer som är större än åtminstone en av de betastabila isotoperna i en given isobarkedja (uppsättningar av isotoper med samma massa nummer A ).

Se även