emissão de pósitrons - Positron emission


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De emissão de positrões ou beta, mais decaimento+ decaimento) é um subtipo de decaimento radioactivo chamado decaimento beta , em que um protão dentro de um radionuclídeo núcleo é convertido num neutrões ao liberar um positrão e um neutrino electrões ( ν e ). De emissão de positrões é mediada pela força fraca . O positrão é um tipo de partícula beta+ ), a outra partícula beta sendo o electrão (β - ) emitida a partir do β - decomposição de um núcleo.

Um exemplo de emissão de positrões (β + decaimento) é mostrado com magnésio-23 decaindo em sódio-23 :

23
12
Mg
23
11
Na
+
e +
+
ν
e

Porque emissão de pósitrons diminui o número de prótons em relação ao número de nêutrons, pósitrons decadência acontece normalmente em grandes radionuclídeos "rico-próton". Positron decaimento resultados em transmutação , mudando um átomo de um elemento químico em um átomo de um elemento com um número atómico que é menos por uma unidade.

De emissão de positrões não deve ser confundida com a emissão de electrões ou decaimento beta menos (β - decaimento), que ocorre quando um neutrão se transforma em um protão e o núcleo emite um electrão e um antineutrino.

De emissão de positrões é diferente de decaimento de protões , o decaimento hipotético de protões, não necessariamente aqueles ligados com neutrões, não necessariamente através da emissão de um positrão e não como parte da física nuclear, mas em vez de física de partículas .

Descoberta de emissão de positrões

Em 1934, Frédéric e Irene Joliot-Curie bombardeados alumínio com partículas alfa para efectuar a reacção nuclear 4
2
Ele
 +  27
13
Al
 → 30
15
P
 +  1
0
n
, E observaram que o isopo produto 30
15
P
emite um pósitron idênticos aos encontrados nos raios cósmicos por Carl David Anderson em 1932. Este foi o primeiro exemplo de
β +
 decaimento (por emissão de pósitrons). Os Curie denominado o fenómeno "radioactividade artificial", uma vez que 30
15
P
é um nuclide de curta duração que não existe na natureza. A descoberta da radioatividade artificial poderia ser citado quando o marido e esposa equipe ganhou o Prêmio Nobel.

isótopos emissores de positrões

Isótopos que se submetem a esta deterioração e, assim, emitem positrões incluem carbono-11 , potássio-40 , azoto-13 , oxigénio-15 , de alumínio-26 , de sódio-22 , flúor-18 , e iodo-124 . Como um exemplo, a seguinte equação descreve a beta mais decaimento de carbono-11 para boro -11, emitindo um positrão e um neutrino :

11
6
C
 
→  11
5
B
 

e +
 

ν
e
 
0,96  MeV

mecanismo de emissão

Dentro de prótons e nêutrons, há partículas fundamentais chamadas quarks . Os dois tipos mais comuns de quark são acima quark , que têm uma carga de + 2 / 3 , e quark down , com um - 1 / 3 carga. Quarks organizar-se em grupos de três de tal forma que eles fazem prótons e nêutrons . Em um protão, cuja carga é um, existem dois se quark e um baixo quark ( 2 / 3 + 2 / 3 - 1 / 3 = 1). Neutrões, sem carga, têm um até quark e dois para baixo quark ( 2 / 3 - 1 / 3 - 1 / 3 = 0). Através da interacção fraca , quark pode alterar o sabor de baixo para cima , resultando em electrões de emissão. Emissão de pósitrons acontece quando um up quark se transforma em um baixo quark. ( 2 / 3 - 1 = - 1 / 3 ).

Núcleos que decaimento por emissão de pósitrons pode também decaimento por captura de elétrons . Por baixo de energia deteriora, por captura de electrões é favorecida energeticamente por 2 m e c 2 = 1,022 MeV, uma vez que o estado final tem um electrão removido em vez de um positrão adicionado. Como a energia da decadência sobe, o mesmo acontece com a relação de ramificação para a emissão de positrões. No entanto, se a diferença de energia é inferior a 2 m e c 2 , em seguida, por emissão de pósitrons pode não ocorrer e captura de elétrons é o modo de decaimento sola. Certos isótopos de outro modo captura de electrões (por exemplo, 7
Estar
) São estáveis em raios cósmicos galácticos , porque os elétrons são arrancados ea energia de decaimento é muito pequeno para emissão de positrões.

Conservação de energia

Um positrão é ejectado do núcleo mãe e o filha (Z-1) átomo deve lançar um electrão orbital para equilibrar a carga. Os resultados globais é que a massa de dois electrões são ejectadas a partir do átomo (um para o positrões e um para o electrão), e o β + decaimento é energeticamente possível apenas se a massa do átomo pai excede a massa do átomo filha por, pelo menos, duas massas de electrões (1.02 MeV).

Isótopos que aumentam em massa sob a conversão de um protão de um neutrão, ou que diminuem em massa pelo menos de 2 m e , não pode decair espontaneamente por emissão de positrões.

Aplicação

Estes isótopos são usados em tomografia por emissão de pósitrons , uma técnica usada para imagens médicas. Note-se que a energia emitida depende do isótopo que está se deteriorando; a figura de 0,96 MeV aplica-se apenas à decadência de carbono-11.

O positrões curta duração isótopos emissores de 11 C, 13 N, 15 O e 18 F utilizado para tomografia de emissão de positrões são tipicamente produzidos por irradiação de protões de alvos naturais ou enriquecidos.

Referências

links externos