2) дискретный
3) зависит от распадающегося ядра
4) зависит от условий распада
При β+-распаде ядро превращается в дочернее ядро с испусканием позитрона и электронного нейтрино: AZX → AZ−1Y + e+ + νe. Это трёхчастичный распад, поэтому доступная энергия распределяется между кинетической энергией позитрона, энергией нейтрино и отдачей дочернего ядра. Поскольку доля энергии, уносимая нейтрино, может изменяться от события к событию, кинетическая энергия позитронов принимает непрерывный ряд значений — от близкой к нулю до максимальной энергии, называемой концевой энергией спектра.
Форма β-спектра определяется законом сохранения энергии и импульса, а также кулоновским взаимодействием позитрона с дочерним ядром и правилами отбора ядерного перехода. Энергия конца спектра зависит от конкретного радионуклида и величины β+-распадной энергии; однако это влияет на диапазон и форму непрерывного распределения, а не превращает его в дискретный спектр. После замедления позитрон аннигилирует с электроном, обычно образуя два фотона по 511 кэВ, но эта фиксированная энергия относится к продуктам аннигиляции, а не к исходному спектру позитронов.
| Процесс | Основные продукты | Энергетический спектр заряженной частицы | Ключевой физический принцип |
|---|---|---|---|
| β−-распад | Электрон и электронное антинейтрино | Непрерывный | Энергия распада распределяется между электроном, антинейтрино и отдачей ядра |
| β+-распад | Позитрон и электронное нейтрино | Непрерывный | Нейтрино уносит переменную часть энергии; позитрон имеет непрерывный спектр до концевой энергии |
| Электронный захват | Нейтрино, характеристическое рентгеновское излучение и/или электроны Оже | Нейтрино имеет непрерывный спектр; линии атомного излучения дискретны | Внутренний электрон поглощается ядром, поэтому позитрон непосредственно не испускается |
| α-распад | Ядро гелия 4He | Практически дискретный | Двухтельный распад фиксирует кинетическую энергию α-частицы для данного перехода |
| γ-излучение | Фотон | Дискретный | Энергия фотона соответствует разности уровней возбуждения ядерной системы |
| Аннигиляция позитрона | Обычно два фотона | Фотоны имеют энергию 511 кэВ каждый в системе центра масс | Энергия определяется массой покоя электрона и позитрона; это не спектр кинетических энергий β+-частиц |
Для β+-распада энергетическая доступность должна учитывать создание позитрона и обычно требует энергетического избытка не менее 1,022 МэВ. В позитронно-эмиссионной томографии регистрируют преимущественно два аннигиляционных фотона, а не исходные позитроны. Поэтому моноэнергетичность фотонов по 511 кэВ не противоречит непрерывному спектру позитронов. Отмеченный ответ отражает общий механизм трёхчастичного β-распада.