陽電子放出のソースを表示

{{出典の明記|date=2022-12-18}}
'''陽電子放出'''（ようでんしほうしゅつ、{{lang-en-short|positron emission}}）、または'''正のβ崩壊'''（せいのベータほうかい、{{lang-en-short|beta plus decay|links=no}}）とは、電子または陽電子のかかわる崩壊である[[ベータ崩壊]]のうち陽電子を放出するものをいう。この過程において、[[陽子]]は[[弱い相互作用|弱い力]]を介して[[中性子]]、[[陽電子]]、[[ニュートリノ]]に変化する。陽電子は[[電子]]の[[反粒子]]であり[[ベータ粒子|ベータプラス粒子]]とも呼ばれる。この放出過程は時に'''ベータプラス''' (β+) として言及される。

この崩壊によって陽電子を放出しうる放射性[[同位体]]には[[炭素の同位体|炭素11]]、[[カリウムの同位体|カリウム40]]、[[窒素の同位体|窒素13]]、[[酸素の同位体|酸素15]]、[[フッ素18]]、[[ヨウ素の同位体|ヨウ素121]]などが挙げられる。例として、炭素11から[[ホウ素の同位体|ホウ素11]]への崩壊が挙げられ、次式のように表される。
: <chem>_6^{11}C -> _5^{11}B\ + \mathit{e}^+\ + \nu_{\mathit{e}}\ +</chem> <math>\rm 0.96\ MeV</math>

これらの陽電子は[[ポジトロン断層法|陽電子断層法]]（PET検査）ひいては[[医用画像]]処理に利用される。特徴的であるのは放射線のエネルギーの強度が線源となる同位体の種類に依存することである。例えば炭素11の崩壊では 0.96 [[電子ボルト|MeV]] の陽電子が発生し、これは炭素11固有の値である。

より詳細な過程は、中性子と陽子を構成する[[素粒子]]である[[クォーク]]について説明される。中性子および陽子の中のクォークは[[アップクォーク]]と[[ダウンクォーク]]である。1つの陽子、中性子に対してクォークは常に3つ入っており、これの組み合わせにより、中性子か陽子かという特性を得る。アップクォークは3分の2の電荷で、ダウンクォークは-3分の1の電荷である。陽子ではアップクォーク2個、ダウンクォーク1個であり、電荷は2/3 + 2/3 - 1/3 = 1となっている。中性子ではアップクォーク1個、ダウンクォーク2個であり、電荷は2/3 - 1/3 - 1/3 = 0となっている。クォークはダウンクォークからアップクォークに変化でき、負のβ崩壊（β<sup>&minus;</sup>崩壊）はこの変化である。陽電子放出は、アップクォークがダウンクォークに変化する際に起こる。

陽電子放出によって崩壊する核は、[[電子捕獲]]によって崩壊することもあるかもしれない。低エネルギーでの崩壊に対しては、最終的な状態は陽電子を加えるよりも電子を取り除く方になるので、2''m''<sub>e</sub>''c''<sup>2</sup> = 1.022&nbsp;MeV近辺では電子捕獲が優先される。崩壊のエネルギーが上昇すれば、分岐比も陽電子放出に向かうが、エネルギー差が2''m''<sub>e</sub>''c''<sup>2</sup>よりも少なければ陽電子放出は起こりえず、電子捕獲が唯一の崩壊方式となる。

[[ベリリウムの同位体|ベリリウム7]]のように、一定の同位体は[[宇宙線]]としては安定している。なぜなら電子が剥げており、陽電子放出には崩壊エネルギーが小さすぎるからである。

陽子から中性子への変化の前後で質量が増えるか、あるいは減少値が 2 ''m''<sub>e</sub> より小さい同位体については、自然には陽電子崩壊に至らない。

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[[Category:素粒子物理学]]
[[Category:原子核物理学]]