Позитронный распад

Позитро́нный распа́д — тип бета-распада, также иногда называемый «бета-плюс-распад» (β⁺-распад), «эмиссия позитронов» или «позитронная эмиссия». В β⁺-распаде один из протонов ядра превращается посредством слабого взаимодействия в нейтрон, позитрон и электронное нейтрино. Многие изотопы испускают позитроны, в том числе углерод-11, азот-13, кислород-15, фтор-18, иод-121. Например, в следующем уравнении рассматривается превращение посредством β⁺-распада углерода-11 в бор-11 с испусканием позитрона e⁺ и электронного нейтрино ν_e:

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

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 > 2m_e = 2×511 кэВ = 1022 кэВ). В то же время электронный захват может происходить при любой положительной разнице масс.

Спектр кинетической энергии позитронов, испускаемых ядром в позитронном распаде, непрерывен и лежит в диапазоне от 0 до E_max = Q_β − 2m_e. В этом же диапазоне лежит энергия излучаемых нейтрино. Сумма кинетических энергий позитрона и нейтрино равна E_max. Позитрон почти мгновенно аннигилирует с одним из электронов окружающего распавшийся атом вещества, излучая два аннигиляционных гамма-кванта с энергией 511 кэВ и противоположно направленным импульсом. Детектирование таких гамма-квантов позволяет легко восстановить точку аннигиляции, поэтому изотопы, испытывающие позитронный распад, используются в позитронно-эмиссионной томографии.