L’emissione di positroni è un sottoprodotto di un tipo di decadimento radioattivo noto come decadimento beta più. Nel processo di beta più decadimento, 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 nota come particella beta perché è un sottoprodotto del decadimento beta.
Questo processo di beta più decadimento si verifica sempre in modo casuale 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 di un positrone. Il positrone è la controparte di antimateria dell’elettrone, il che significa che quando positroni ed 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 fa cambiare le proprietà di un atomo, perché l’equilibrio di protoni e neutroni nel nucleo si sposta. 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, subiscono un rapido decadimento ed emettono 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 a emissione di positroni (PET). In questo studio, gli isotopi noti per la produzione di emissioni di positroni vengono introdotti nel corpo e seguiti mentre si muovono attraverso il corpo e producono raggi gamma. Gli isotopi con emivita breve che non causano danni al corpo sono selezionati in modo 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 visualizzare le funzioni del corpo, forse in particolare nel cervello. La scansione non è invasiva, fornendo un’interessante alternativa alla chirurgia per vedere l’interno del corpo e può fornire una grande quantità di informazioni utili. Tali scansioni sono utilizzate nella diagnosi medica e nella ricerca medica, con la tomografia a emissione di positroni del cervello particolarmente apprezzata dai ricercatori nel campo della neurologia interessati alle funzioni del cervello.