2) первого подуровня первой электронной оболочки (К)
3) верхних электронных оболочек (O — Q)
4) ядра атома (+)
При β+-распаде позитрон образуется непосредственно в ядре атома в результате слабого взаимодействия: протон превращается в нейтрон с испусканием позитрона и электронного нейтрино: p → n + e+ + νe. Поэтому правильным является вариант, указывающий на ядро атома. Испускаемый позитрон не извлекается из электронной оболочки и не является ранее существовавшим орбитальным электроном.
β+-распад сопровождается уменьшением атомного номера на единицу при сохранении массового числа: образуется изобарное ядро другого элемента. После выхода из ядра позитрон теряет энергию в веществе, затем аннигилирует с электроном; обычно возникают два γ-кванта энергией по 511 кэВ, разлетающиеся почти в противоположных направлениях. Этот процесс лежит в основе позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).
Электроны оболочек могут участвовать в других атомных процессах — например, в электронном захвате, характеристическом рентгеновском излучении или испускании оже-электронов, — но источником β+-частицы они не являются. Не следует также смешивать β+-распад с β−-распадом: в последнем случае ядро испускает электрон, который также формируется при ядерном превращении, а не покидает оболочку атома.
| Процесс | Ядерное превращение | Испускаемая частица или излучение | Изменение атомного номера | Практическое значение |
|---|---|---|---|---|
| β+-распад | Протон превращается в нейтрон | Позитрон и электронное нейтрино | Уменьшается на 1 | Радионуклидная диагностика методом ПЭТ |
| β−-распад | Нейтрон превращается в протон | Электрон и электронное антинейтрино | Увеличивается на 1 | Диагностическое и терапевтическое применение β-излучателей |
| Электронный захват | Протон поглощает орбитальный электрон и превращается в нейтрон | Электронное нейтрино; возможны характеристические рентгеновские кванты | Уменьшается на 1 | Конкурирующий с β+-распадом канал превращения |
| Аннигиляция позитрона | Позитрон взаимодействует с электроном вещества | Обычно два γ-кванта по 511 кэВ | Ядро не изменяется | Регистрация совпадающих фотонов в ПЭТ |
| Характеристическое рентгеновское излучение | Перестройка электронной оболочки после вакансии | Рентгеновский квант | Ядро не изменяется | Атомная спектроскопия и визуализация |
| Оже-эффект | Энергия электронной вакансии передаётся другому электрону | Оже-электрон из электронной оболочки | Ядро не изменяется | Поверхностный анализ и радиобиологические исследования |
Таким образом, происхождение позитрона при β+-распаде имеет ядерную, а не электронно-оболочечную природу. Ключевым диагностическим признаком β+-распада служит последующая аннигиляция с образованием двух фотонов по 511 кэВ. В ядерной медицине именно эта особенность позволяет локализовать распределение позитрон-излучающего радиофармпрепарата. Электронный захват отличается тем, что в нём поглощается орбитальный электрон, тогда как позитрон не покидает оболочку, а создаётся в ядре.