Fysiikka 8 – luku 5.3 Beetahajoaminen

Beetasäteilyssä ytimet emittoivat elektroneja e^- tai positroneja e⁺. Tällöin ytimien sanotaan olevan beeta-aktiivisia. Positroni on elektronin antihiukkanen ja sen massa on yhtä suuri kuin elektronin massa. Positronin sähkövaraus on +e ja elektronin siis –e.

Beetahiukkasen (positroni tai elektroni) lisäksi atomin ytimestä emittoituu toinenkin hiukkanen, neutriino v tai antineutriino. Neutriinot ja antineutriinot vuorovaikuttavat aineen kanssa heikosti ja ne ovat siksi vaikeasti havaittavia. Neutriino on varaukseton ja massaton ja sen nopeus on valon nopeus.

Beetahajoaminen tapahtuu heikon vuorovaikutuksen seurauksena. Sen välittäjähiukkanen on välibosoni. Beetaplushajoamisessa ytimessä protonin kvarkkirakenne uud muuttuu rakenteeksi udd. Samalla emittoituu välibosoni, joka muuttuu positroniksi e⁺ ja neutriinoksi v.

Beetamiinushajoaminen

Beetamiinus-aktiivisessa ytimessä neutroni muuttuu protoniksi ja samalla ytimestä emittoituu elektroni ja antineutriino. Hajoamisreaktio on

jossa x on emoydin ja  Y tytärydin.

Beetaplushajoaminen

Beetaplushajoamisessa protoni muuttuu ytimessä neutroniksi ja samalla positroni ja neutriino emittoituvat. Hajoamisreaktio on

 

Kun positroni kohtaa aineessa elektronin, ne yhdistyvät eli annihiloituvat. Annihilaatiossa syntyy kaksi gammakvanttia.

Positroniemissiotomografiassa (PET) potilaaseen ruiskutetaan beetaplus-aktiivista merkkiainetta, joka kulkeutuu tutkittavaan elimistön kohtaan. Merkkiaineen säteilemän positronin ja annihiloitusessa elimistössä olevan elektronin kanssa syntyy gammasäteilyä, jonka avulla saadaan poikkileikkauskuvia potilaan elimistöstä. Positroniemissiotomografian avulla voidaan etsiä kasvaimia, tutkia verenkiertoa ja seurata aivotoimintoja.