Hvad er positronemission?
Positronemission er et biprodukt af en type radioaktivt henfald, der kaldes beta plus forfald. I processen med beta plus henfald udløser en ustabil balance mellem neutroner og protoner i atomens kerne omdannelsen af et overskydende proton til et neutron. Under konverteringsprocessen udsendes adskillige yderligere partikler, inklusive en positron. Positronen er en speciel type partikel kendt som en beta-partikel, fordi det er et biprodukt af beta-henfald.
Denne proces med beta plus forfald forekommer tilfældigt hele tiden i elementer med potentiale til at opleve denne type radioaktivt henfald og energien til at omdanne et proton til et tungere neutron. Ud over at producere et neutron resulterer beta plus forfald i produktionen af en neutrino og en positron. Positronen er det antimaterielle modstykke til elektronet, hvilket betyder, at når positroner og elektroner kolliderer, ødelægger de og genererer gammastråler. Denne egenskab er vigtig for forskere, der udnytter positronemission i deres arbejde.
Radioaktivt henfald får egenskaberne til et atom til at ændre sig, fordi balancen mellem protoner og neutroner i kernen forskydes. Denne proces forklarer, hvorfor et element kan eksistere i flere former, der er kendt som isotoper, idet hver isotop har en anden balance mellem protoner og neutroner. Mange isotoper er ustabile og oplever hurtigt henfald og udsender radioaktive partikler i processen. Denne proces forklarer også den ujævne fordeling af elementer på Jorden, da ustabile elementer forfalder til mere stabile former over tid, hvilket fører til en højere koncentration af stabile elementer.
Det medicinske samfund bruger positronemission til en type medicinsk billeddannelsesundersøgelse kendt som positronemissionstomografi (PET). I denne undersøgelse introduceres isotoper, der er kendt for at producere positronemissioner, til kroppen og følges, når de bevæger sig gennem kroppen og producerer gammastråler. Isotoper med korte halveringstider, som ikke vil forårsage skade på kroppen, vælges, så PET-scanningen ikke er farlig, og billeddannelsesundersøgelsen kan kombineres med andre billeddannelsesteknikker, såsom magnetisk resonansafbildning for at få et komplet billede af, hvad der foregår på inde i en patients krop.
PET-scanninger tillader læger at forestille sig funktioner i kroppen, måske især i hjernen. Scanningen er ikke invasiv, hvilket giver et tiltalende alternativ til operation for at se det indre af kroppen, og det kan give en masse nyttige oplysninger. Sådanne scanninger bruges i medicinsk diagnose og i medicinsk forskning, hvor positronemissionstomografiscanninger af hjernen er specielt populære for forskere inden for neurologi, der er interesseret i hjernens funktioner.