Was ist Positronenemission?
Positronenemission ist ein Nebenprodukt einer Art radioaktiven Zerfalls, der als Beta-Plus-Zerfall bekannt ist. Während des Beta-plus-Zerfalls löst ein instabiles Gleichgewicht von Neutronen und Protonen im Atomkern die Umwandlung eines überschüssigen Protons in ein Neutron aus. Während des Umwandlungsprozesses werden mehrere zusätzliche Partikel, einschließlich eines Positrons, emittiert. Das Positron ist ein spezieller Partikeltyp, der als Beta-Partikel bekannt ist, da er ein Nebenprodukt des Beta-Zerfalls ist.
Dieser Prozess des Beta-plus-Zerfalls erfolgt zu jeder Zeit zufällig in Elementen, die das Potenzial haben, diese Art des radioaktiven Zerfalls zu erleben, und die Energie, ein Proton in ein schweres Neutron umzuwandeln. Beta plus Zerfall produziert nicht nur ein Neutron, sondern auch ein Neutrino und ein Positron. Das Positron ist das Antimaterie-Gegenstück zum Elektron, dh wenn Positronen und Elektronen kollidieren, werden sie vernichtet und erzeugen Gammastrahlen. Diese Eigenschaft ist wichtig für Forscher, die bei ihrer Arbeit die Positronenemission nutzen.
Durch den radioaktiven Zerfall ändern sich die Eigenschaften eines Atoms, da sich das Gleichgewicht von Protonen und Neutronen im Kern verschiebt. Dieser Prozess erklärt, warum ein Element in mehreren als Isotope bezeichneten Formen existieren kann, wobei jedes Isotop ein unterschiedliches Gleichgewicht von Protonen und Neutronen aufweist. Viele Isotope sind instabil, zerfallen schnell und setzen dabei radioaktive Partikel frei. Dieser Prozess erklärt auch die ungleichmäßige Verteilung der Elemente auf der Erde, da instabile Elemente im Laufe der Zeit in stabilere Formen zerfallen, was zu einer höheren Konzentration stabiler Elemente führt.
Die medizinische Gemeinschaft nutzt die Positronenemission für eine Art medizinische Bildgebungsstudie, die als Positronenemissionstomographie (PET) bekannt ist. In dieser Studie werden Isotope, von denen bekannt ist, dass sie Positronenemissionen erzeugen, in den Körper eingeführt und dort verfolgt, während sie sich durch den Körper bewegen und Gammastrahlen erzeugen. Isotope mit kurzer Halbwertszeit, die den Körper nicht schädigen, werden so ausgewählt, dass der PET-Scan nicht gefährlich ist. Die Bildgebungsstudie kann mit anderen Bildgebungsverfahren kombiniert werden, z im Körper eines Patienten.
PET-Scans ermöglichen Ärzten die Darstellung von Körperfunktionen, insbesondere im Gehirn. Der Scan ist nicht invasiv und bietet eine ansprechende Alternative zu chirurgischen Eingriffen, um das Innere des Körpers zu sehen, und er kann viele nützliche Informationen liefern. Solche Scans werden in der medizinischen Diagnostik und in der medizinischen Forschung eingesetzt, wobei Positronen-Emissions-Tomographie-Scans des Gehirns besonders bei Forschern auf dem Gebiet der Neurologie beliebt sind, die sich für die Funktionen des Gehirns interessieren.