Interested Article - Позитронный распад

Позитро́нный распа́д — тип бета-распада , также иногда называемый « бета-плюс-распа́д » (β ⁺ -распад), « эми́ссия позитро́нов » или « позитро́нная эми́ссия ». В β ⁺ -распаде один из протонов ядра превращается посредством слабого взаимодействия в нейтрон , позитрон и электронное нейтрино . Позитронный распад испытывают многие радионуклиды , в том числе углерод-11 , азот-13 , кислород-15 , фтор-18 , . Например, в следующем уравнении рассматривается превращение посредством β ⁺ -распада углерода-11 в бор-11 с испусканием позитрона e ⁺ и электронного нейтрино ν _e :

{}^{11}{\hbox{C}}\;\to \;^{11}{\hbox{B}}\;+\;e^{+}\;+\;\nu _{e}.

Процесс позитронного распада всегда конкурирует с электронным захватом , который имеет энергетический приоритет, но как только энергетическая разница исчезает, коэффициент ветвления реакции сдвигается в сторону позитронного распада. Для того, чтобы позитронный распад мог происходить, разница между массами распадающегося и дочернего атомов Q _β должна превосходить удвоенную массу электрона (то есть Q _β > 2 m _e ≈ 2 × 511 кэВ = 1022 кэВ ). В то же время электронный захват может происходить при любой положительной разнице масс (за вычетом энергии связи захватываемого электрона на атомной оболочке).

Спектр кинетической энергии позитронов, испускаемых ядром в позитронном распаде, непрерывен и лежит в диапазоне от 0 до E _max = Q _β − 2 m _e . В этом же диапазоне лежит энергия излучаемых нейтрино. Сумма кинетических энергий позитрона и нейтрино равна E _max . Позитрон почти мгновенно тормозится в среде и аннигилирует с одним из электронов окружающего распавшийся атом вещества, излучая в большинстве случаев два аннигиляционных гамма-кванта с энергиями по 511 кэВ и противоположно направленными импульсами. Детектирование таких гамма-квантов, движущихся по одной прямой в противоположных направлениях, позволяет легко восстановить точку аннигиляции, поэтому изотопы, испытывающие позитронный распад, используются в позитронно-эмиссионной томографии .

Как все остальные типы бета-распада, позитронный распад не изменяет массовое число ядра, т.е. количество нуклонов в ядре остаётся неизменным. Он уменьшает заряд ядра Z на единицу, поскольку один из протонов ядра превращается в нейтрон, а его положительный заряд уносится из ядра позитроном; образовавшийся элемент имеет атомный номер на единицу меньше, т.е. смещается на одну клетку к началу таблицы Менделеева. Например, углерод-11 ( Z = 6 ) превращается в бор-11 ( Z = 5 ).

Позитронный распад из основного состояния ядра испытывают только протонно-избыточные (нейтронодефицитные) изотопы, имеющие атомный номер больше, чем хотя бы один из бета-стабильных изотопов в данной изобарной цепочке (совокупности изотопов с одинаковым массовым числом A ).