2) альфа-распад
3) позитронный распад (+)
4) бета-распад
Для ядер с недостатком нейтронов, то есть для протон-избыточных ядер, характерен переход протона в нейтрон с уменьшением атомного номера на единицу при сохранении массового числа. При позитронном распаде один из протонов превращается в нейтрон, испуская позитрон и электронное нейтрино: AZX → AZ−1Y + e+ + νe. Поэтому правильным является вариант 3.
Испущенный позитрон, теряя энергию в тканях, аннигилирует с электроном. В результате образуются два гамма-кванта энергией 511 кэВ, разлетающиеся приблизительно в противоположных направлениях; регистрация их совпадений лежит в основе позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Позитронный распад возможен только при достаточном энергетическом избытке исходного ядра; если энергии для испускания позитрона недостаточно, превращение протона в нейтрон может происходить путем электронного захвата.
Другие виды радиоактивных превращений соответствуют иным соотношениям нейтронов и протонов. При β−-распаде нейтрон превращается в протон, что характерно преимущественно для нейтрон-избыточных ядер. Альфа-распад уменьшает массовое число на 4 и атомный номер на 2, а изомерный переход изменяет только энергетическое состояние ядра, не меняя его состава.
| Вид превращения | Ядерное превращение | Изменение атомного номера | Изменение массового числа | Типичная характеристика исходного ядра |
|---|---|---|---|---|
| Позитронный распад, β+ | p → n + e+ + νe | Z − 1 | Не изменяется | Недостаток нейтронов, избыток протонов |
| Электронный захват | p + e− → n + νe | Z − 1 | Не изменяется | Протон-избыточное ядро; альтернатива β+ |
| Бета-минус-распад, β− | n → p + e− + ν̄e | Z + 1 | Не изменяется | Избыток нейтронов |
| Альфа-распад | Испускание ядра 42He | Z − 2 | A − 4 | Тяжёлые нестабильные ядра |
| Изомерный переход | Переход возбужденного ядра в состояние с меньшей энергией | Не изменяется | Не изменяется | Метаcтабильное возбужденное состояние ядра |
| Аннигиляция позитрона | e+ + e− → 2γ | Не относится к изменению состава ядра | Не изменяется | Источник двух фотонов по 511 кэВ, используемых в ПЭТ |
Выбор типа распада определяется стремлением ядра приблизиться к зоне β-стабильности, то есть к оптимальному соотношению нейтронов и протонов. Для β+-распада существенен энергетический критерий: доступная энергия должна превышать порог образования позитрона, эквивалентный 1,022 МэВ с учетом энергии покоя пары электрон–позитрон. В радиологии этот процесс имеет практическое значение прежде всего при использовании β+-излучающих радиофармпрепаратов в ПЭТ.