Che cos'è l'emissione di positroni?
L'emissione di positroni è un sottoprodotto di un tipo di decadimento radioattivo noto come decadimento beta più. Nel processo di decadimento beta più, un equilibrio instabile di neutroni e protoni nel nucleo di un atomo innesca la conversione di un protone in eccesso in un neutrone. Durante il processo di conversione, vengono emesse diverse particelle aggiuntive, incluso un positrone. Il positrone è un tipo speciale di particella conosciuta come una particella beta perché è un sottoprodotto del decadimento beta.
Questo processo di decadimento beta plus avviene in modo casuale in qualsiasi momento in elementi con il potenziale per sperimentare questo tipo di decadimento radioattivo e l'energia per trasformare un protone in un neutrone più pesante. Oltre a produrre un neutrone, il decadimento beta più provoca la produzione di un neutrino e un positrone. Il positrone è la controparte dell'antimateria dell'elettrone, il che significa che quando i positroni e gli elettroni si scontrano, si annichilano, generando raggi gamma. Questa proprietà è importante per i ricercatori che sfruttano l'emissione di positroni nel loro lavoro.
Il decadimento radioattivo provoca la modifica delle proprietà di un atomo, poiché cambia l'equilibrio di protoni e neutroni nel nucleo. Questo processo spiega perché un elemento può esistere in più forme note come isotopi, con ogni isotopo che ha un diverso equilibrio di protoni e neutroni. Molti isotopi sono instabili, sperimentando un rapido decadimento ed emettendo particelle radioattive nel processo. Questo processo spiega anche la distribuzione irregolare degli elementi sulla Terra, poiché gli elementi instabili decadono in forme più stabili nel tempo, portando a una maggiore concentrazione di elementi stabili.
La comunità medica utilizza l'emissione di positroni per un tipo di studio di imaging medico noto come tomografia ad emissione di positroni (PET). In questo studio, gli isotopi noti per produrre emissioni di positroni vengono introdotti nel corpo e seguiti mentre si muovono attraverso il corpo e producono raggi gamma. Gli isotopi con emivite brevi che non causano danni al corpo sono selezionati in modo tale che la scansione PET non sia pericolosa e lo studio di imaging può essere combinato con altre tecniche di imaging come la risonanza magnetica per ottenere un quadro completo di ciò che sta accadendo all'interno del corpo di un paziente.
Le scansioni PET consentono ai medici di immaginare le funzioni del corpo, forse in particolare nel cervello. La scansione non è invasiva, fornendo un'alternativa allettante alla chirurgia per vedere l'interno del corpo e può fornire molte informazioni utili. Tali scansioni vengono utilizzate nella diagnosi medica e nella ricerca medica, con scansioni tomografiche a emissione di positroni del cervello particolarmente popolari per i ricercatori nel campo della neurologia che sono interessati alle funzioni del cervello.