Positron henfald

Positron-henfald  er en type beta-henfald , også nogle gange kaldet " beta plus henfald " (β + -henfald), " positronemission " eller " positronemission ". Ved β + -henfald bliver en af ​​kernens protoner gennem en svag vekselvirkning til en neutron , en positron og en elektronneutrino . Mange isotoper oplever positronhenfald , herunder kulstof-11 , nitrogen-13 , oxygen-15 , fluor-18 , jod-121 . For eksempel betragter den følgende ligning transformationen via β + henfald af kulstof-11 til bor-11  med emissionen af ​​en positron e + og en elektronneutrino ν e :

Positron-henfaldsprocessen konkurrerer altid med elektronindfangning , som har energiprioritet, men når energiforskellen forsvinder, skifter reaktionsforgreningsfaktoren mod positron- henfald. For at positronhenfald kan forekomme, skal forskellen mellem masserne af det henfaldende atom og datteratomet Q β overstige det dobbelte af elektronmassen (dvs. Q β > 2 me ≈ 2 × 511 keV = 1022 keV ). Samtidig kan elektronindfangning forekomme ved enhver positiv masseforskel (minus bindingsenergien af ​​den fangede elektron på atomskallen).

Det kinetiske energispektrum for positroner, der udsendes af kernen i positronhenfald, er kontinuerligt og ligger i området fra 0 til E max = Q β − 2 m e . Energien fra udsendte neutrinoer ligger i samme område. Summen af ​​de kinetiske energier af positron og neutrino er lig med E max . Positronet sænker næsten øjeblikkeligt farten i mediet og tilintetgør med en af ​​elektronerne i det omgivende henfaldne stofatom, og udsender i de fleste tilfælde to udslettelsesgammastråler med energier på 511 keV og modsat rettede momenta . Detekteringen af ​​sådanne gamma-kvanter, der bevæger sig i den samme lige linje i modsatte retninger, gør det nemt at rekonstruere udslettelsespunktet, hvorfor isotoper, der oplever positron-henfald, bruges i positron-emissionstomografi .

Som alle andre typer beta-henfald ændrer positron-henfald ikke kernens massenummer, dvs. antallet af nukleoner i kernen forbliver uændret. Det reducerer ladningen af ​​kernen Z med én, da en af ​​kernens protoner omdannes til en neutron, og dens positive ladning føres væk fra kernen af ​​positronen; det resulterende grundstof har et atomnummer én mindre, dvs. flyttes en celle til begyndelsen af ​​det periodiske system. For eksempel omdannes kulstof-11 ( Z =6 ) til bor-11 ( Z =5 ).

Positron-henfald fra kernens grundtilstand opleves kun af protonrige (neutron-mangelfulde) isotoper, der har et atomnummer større end mindst én af de beta-stabile isotoper i en given isobarisk kæde (sæt af isotoper med samme masse nummer A ).

Se også