Pozitronový rozpad

Pozitronový rozpad  je druh beta rozpadu , někdy také nazývaný " beta plus rozpad " (β + -rozpad), " pozitronová emise " nebo " pozitronová emise ". Při β + - rozpadu se jeden z protonů jádra promění slabou interakcí na neutron , pozitron a elektronové neutrino . U mnoha izotopů dochází k rozpadu pozitronů , včetně uhlíku-11 , dusíku-13 , kyslíku-15 , fluoru-18 , jódu-121 . Například následující rovnice uvažuje transformaci přes β + rozpad uhlíku-11 na bor-11  s emisí pozitronu e + a elektronového neutrina ν e :

Proces rozpadu pozitronů vždy soutěží se záchytem elektronů , který má energetickou prioritu, ale jakmile energetický rozdíl zmizí, faktor větvení reakce se posune směrem k rozpadu pozitronu. Aby došlo k rozpadu pozitronu, musí rozdíl mezi hmotnostmi rozpadajícího se a dceřiného atomu Q β překročit dvojnásobek hmotnosti elektronu (tj. Q β > 2 me ≈ 2 × 511 keV = 1022 keV ). K záchytu elektronu přitom může dojít při jakémkoli kladném hmotnostním rozdílu (minus vazebná energie zachyceného elektronu na atomovém obalu).

Spektrum kinetické energie pozitronů emitovaných jádrem při rozpadu pozitronů je spojité a leží v rozsahu od 0 do E max = Q β − 2 m e . Energie emitovaných neutrin leží ve stejném rozsahu. Součet kinetických energií pozitronu a neutrina je roven E max . Pozitron se v prostředí téměř okamžitě zpomalí a anihiluje s jedním z elektronů okolního rozpadlého atomu hmoty, přičemž ve většině případů emituje dva anihilační gama paprsky s energiemi 511 keV a opačně orientovanými hybnostmi. Detekce takových gama kvant pohybujících se po stejné přímce v opačných směrech usnadňuje rekonstrukci bodu anihilace, a proto se v pozitronové emisní tomografii používají izotopy, u kterých dochází k rozpadu pozitronů .

Stejně jako všechny ostatní typy beta rozpadu, pozitronový rozpad nemění hmotnostní číslo jádra, tzn. počet nukleonů v jádře zůstává nezměněn. Snižuje náboj jádra Z o jednu, protože jeden z protonů jádra je přeměněn na neutron a jeho kladný náboj je odnášen z jádra pozitronem; výsledný prvek má atomové číslo o jedno méně, tzn. je posunut o jednu buňku na začátek periodické tabulky. Například uhlík-11 ( Z =6 ) se převede na bor-11 ( Z =5 ).

Pozitronový rozpad ze základního stavu jádra zažívá pouze izotopy bohaté na protony (nedostatek na neutrony), které mají atomové číslo větší než alespoň jeden z beta-stabilních izotopů v daném izobarickém řetězci (množiny izotopů se stejným hmotnostní číslo A ).

Viz také