Decaimiento de positrones

El decaimiento de positrones  es un tipo de decaimiento beta , también llamado a veces " decaimiento beta más " (decaimiento β + ), " emisión de positrones " o " emisión de positrones ". En la desintegración β + , uno de los protones del núcleo se convierte a través de una interacción débil en un neutrón , un positrón y un neutrino electrónico . Muchos isótopos experimentan la descomposición de positrones , incluidos el carbono-11 , el nitrógeno-13 , el oxígeno-15 , el flúor-18 y el yodo-121 . Por ejemplo, la siguiente ecuación considera la transformación a través de la desintegración β + del carbono-11 en boro-11  con la emisión de un positrón e + y un neutrino electrónico ν e :

El proceso de decaimiento de positrones siempre compite con la captura de electrones , que tiene prioridad energética, pero una vez que desaparece la diferencia de energía, el factor de ramificación de la reacción se desplaza hacia el decaimiento de positrones. Para que ocurra la desintegración de positrones, la diferencia entre las masas de los átomos Q β en descomposición e hijos debe exceder el doble de la masa del electrón (es decir, Q β > 2 me ≈ 2 × 511 keV = 1022 keV ). Al mismo tiempo, la captura de electrones puede ocurrir con cualquier diferencia de masa positiva (menos la energía de enlace del electrón capturado en la capa atómica).

El espectro de energía cinética de los positrones emitidos por el núcleo en la desintegración de positrones es continuo y se encuentra en el rango de 0 a E max = Q β − 2 m e . La energía de los neutrinos emitidos se encuentra en el mismo rango. La suma de las energías cinéticas del positrón y el neutrino es igual a Emax . El positrón se ralentiza casi instantáneamente en el medio y se aniquila con uno de los electrones del átomo de materia desintegrado que lo rodea, emitiendo en la mayoría de los casos dos rayos gamma de aniquilación con energías de 511 keV y momentos de dirección opuesta. La detección de dichos cuantos gamma que viajan en la misma línea recta en direcciones opuestas facilita la reconstrucción del punto de aniquilación, razón por la cual los isótopos que experimentan la desintegración de positrones se utilizan en la tomografía por emisión de positrones .

Como todos los demás tipos de desintegración beta, la desintegración de positrones no cambia el número de masa del núcleo, es decir, el número de nucleones en el núcleo permanece sin cambios. Reduce en uno la carga del núcleo Z , ya que uno de los protones del núcleo se convierte en un neutrón, y su carga positiva es arrebatada del núcleo por el positrón; el elemento resultante tiene un número atómico uno menos, es decir se desplaza una celda al principio de la tabla periódica. Por ejemplo, el carbono-11 ( Z =6 ) se convierte en boro-11 ( Z =5 ).

El decaimiento de positrones desde el estado fundamental del núcleo solo lo experimentan los isótopos ricos en protones (deficientes en neutrones) que tienen un número atómico mayor que al menos uno de los isótopos estables beta en una cadena isobárica dada (conjuntos de isótopos con el mismo número atómico). número de masa A ).

Véase también