2) -1,602×10-19 Кл
3) 1 Кл
4) -1 Кл
Позитрон — античастица электрона, поэтому имеет такую же массу и спин, но противоположный электрический заряд. Его заряд равен положительному элементарному заряду: +1,602 × 10−19 Кл. В Международной системе единиц величина элементарного заряда зафиксирована точно и составляет 1,602176634 × 10−19 Кл; в тестовых заданиях обычно используется округлённое значение.
Позитроны образуются, в частности, при β+-распаде протон-избыточных радионуклидов: протон превращается в нейтрон с испусканием позитрона и электронного нейтрино. После потери кинетической энергии в веществе позитрон взаимодействует с электроном; происходит аннигиляция с образованием преимущественно двух гамма-квантов энергией около 511 кэВ каждый, разлетающихся приблизительно в противоположных направлениях.
Эта физическая особенность лежит в основе позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Радиофармпрепарат, содержащий β+-излучающий нуклид, накапливается в тканях, а регистрируемые пары аннигиляционных фотонов позволяют реконструировать пространственное распределение препарата и оценивать метаболическую активность патологических очагов.
| Частица или процесс | Электрический заряд | Ключевая характеристика | Медицинское значение |
|---|---|---|---|
| Позитрон (e+) | +1,602 × 10−19 Кл | Античастица электрона, масса равна массе электрона | Испускается при β+-распаде и используется в ПЭТ |
| Электрон (e−) | −1,602 × 10−19 Кл | Частица вещества, противоположная позитрону по заряду | Участвует в аннигиляции позитрона |
| Протон | +1,602 × 10−19 Кл | Массивная частица атомного ядра | При β+-распаде превращается в нейтрон внутри ядра |
| β+-распад | Испускается заряд +e | Протон превращается в нейтрон, образуются e+ и νe | Механизм распада радионуклидов, применяемых в ПЭТ |
| Аннигиляция e+ и e− | Суммарный заряд до и после процесса равен нулю | Масса покоя превращается в энергию фотонов | Формирует регистрируемое излучение с энергией около 511 кэВ |
| Фотон аннигиляции | 0 Кл | Электромагнитный квант без электрического заряда | Регистрируется детекторами ПЭТ в совпадении с парным фотоном |
Положительный заряд позитрона не следует смешивать с зарядом протона: одинаковая величина заряда сочетается с существенно различной массой и природой частиц. В электрическом поле позитрон отклоняется в сторону, противоположную электрону. При прохождении вещества он теряет энергию преимущественно за счёт взаимодействия с электронами и в конечном итоге аннигилирует. Именно сохранение электрического заряда и превращение массы в энергию определяют наблюдаемые характеристики позитронного излучения.