2) аннигиляцией (+)
3) эмиссией
4) тормозным излучением
Взаимодействие электрона и позитрона, сопровождающееся превращением их массы покоя в энергию электромагнитного излучения, называют аннигиляцией. В результате в большинстве случаев образуются два гамма-кванта с энергией по 511 кэВ каждый, испускаемые практически в противоположных направлениях. Такая схема обеспечивает одновременное выполнение законов сохранения энергии и импульса при аннигиляции частиц, находящихся почти в покое.
В позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) радионуклид испускает позитрон, который проходит небольшой путь в тканях, теряет кинетическую энергию и затем аннигилирует с электроном среды. Зарегистрированная парой детекторов одновременная регистрация двух фотонов 511 кэВ формирует линию ответа и используется для реконструкции распределения радиофармпрепарата. Квантовая запутанность является свойством корреляций состояний частиц, эмиссия — общим термином для испускания излучения, а тормозное излучение возникает преимущественно при торможении заряженной частицы в кулоновском поле, поэтому эти понятия не являются правильным названием описанного процесса.
| Процесс или явление | Участники и условие | Основной результат | Медицинское значение |
|---|---|---|---|
| Аннигиляция | Электрон и позитрон | Превращение энергии покоя в гамма-кванты; обычно два фотона по 511 кэВ | Физическая основа ПЭТ и регистрации совпадений |
| Образование позитрония | Связанные электрон и позитрон перед аннигиляцией | Краткоживущее состояние; парапозитроний чаще распадается на два фотона, ортопозитроний — на три | Учитывается при изучении микросреды тканей и временных характеристик аннигиляции |
| Тормозное излучение | Электрон или другая заряженная частица, ускоряемая или тормозящаяся в электрическом поле | Испускание фотонов с непрерывным спектром энергий | Используется в рентгеновских трубках и линейных ускорителях, но не обозначает аннигиляцию |
| Эмиссия | Возбуждённый атом, ядро или частица | Общее испускание фотонов, электронов или других квантов | Термин описывает факт излучения, но не конкретный механизм взаимодействия электрона с позитроном |
| Регистрация совпадений в ПЭТ | Два детектора фиксируют фотоны почти одновременно | Формирование линии, соединяющей точки регистрации двух фотонов | Позволяет локализовать область аннигиляции и построить томографическое изображение |
| Комптоновское рассеяние | Гамма-квант и электрон среды | Изменение направления и уменьшение энергии фотона с передачей импульса электрону | Влияет на качество ПЭТ-изображения и учитывается при коррекции рассеяния |
| Фотоэффект | Фотон и связанный электрон атома | Полное поглощение фотона и выбивание электрона | Определяет часть процессов поглощения гамма-излучения в детекторах и тканях |
Энергия 511 кэВ соответствует энергии покоя электрона или позитрона, выраженной в энергетических единицах. В реальной ткани позитрон перед аннигиляцией теряет энергию, поэтому место распада радионуклида и точка аннигиляции могут немного различаться. Отклонение фотонов от строго противоположного направления и рассеяние ограничивают пространственное разрешение ПЭТ. Таким образом, аннигиляция является не только физическим названием взаимодействия, но и ключевым принципом позитронной радионуклидной диагностики.