Vad är positronutsläpp?
Positronemission är en biprodukt av en typ av radioaktivt sönderfall som kallas beta plus sönderfall. I processen med beta plus förfall, utlöser en instabil balans mellan neutroner och protoner i en atomkärnan omvandlingen av ett överskott av proton till en neutron. Under omvandlingsprocessen avges flera ytterligare partiklar, inklusive en positron. Positronen är en speciell typ av partikel känd som en beta-partikel eftersom den är en biprodukt av beta-sönderfall.
Denna process med beta plus sönderfall sker slumpmässigt hela tiden i element med potential att uppleva denna typ av radioaktivt sönderfall och energin för att förvandla en proton till ett tyngre neutron. Förutom att producera en neutron resulterar beta plus förfall i produktionen av en neutrino och en positron. Positronen är den antimateriella motsvarigheten till elektronen, vilket innebär att när positroner och elektroner kolliderar, förintas de och genererar gammastrålar. Den här egenskapen är viktig för forskare som utnyttjar positronutsläpp i sitt arbete.
Radioaktivt förfall gör att en atoms egenskaper förändras, eftersom balansen mellan protoner och neutroner i kärnan förskjuts. Denna process förklarar varför ett element kan existera i flera former som kallas isotoper, varvid varje isotop har en annan balans mellan protoner och neutroner. Många isotoper är instabila, upplever snabbt sönderfall och avger radioaktiva partiklar under processen. Denna process förklarar också ojämn fördelning av element på jorden, eftersom instabila element förfaller till mer stabila former över tid, vilket leder till en högre koncentration av stabila element.
Det medicinska samhället använder positronemission för en typ av medicinsk avbildningstudie som kallas positron emission tomography (PET). I denna studie introduceras isotoper kända för att producera positronutsläpp till kroppen och följs när de rör sig genom kroppen och producerar gammastrålar. Isotoper med korta halveringstider som inte orsakar skada på kroppen väljs så att PET-skanningen inte är farlig, och avbildningsstudien kan kombineras med andra bildtekniker som magnetisk resonansavbildning för att få en fullständig bild av vad som går på inne i patientens kropp.
PET-skanningar tillåter läkare att avbilda funktioner i kroppen, kanske mest framför allt i hjärnan. Skanningen är inte invasiv, vilket ger ett tilltalande alternativ till operation för att se kroppens insida, och den kan ge en hel del användbar information. Sådana skanningar används i medicinsk diagnos och i medicinsk forskning, där positronemissionstomografiscanningar i hjärnan är särskilt populära för forskare inom neurologiområdet som är intresserade av hjärnans funktioner.