Positronipäästöt ovat sivutuotetta radioaktiivisesta hajoamisesta, joka tunnetaan nimellä beeta plus hajoaminen. Beeta- ja hajoamisprosessissa neutronien ja protonien epävakaa tasapaino atomin ytimessä laukaisee ylimääräisen protonin muuttumisen neutroniksi. Muuntamisprosessin aikana vapautuu useita muita hiukkasia, mukaan lukien positroni. Positroni on erityinen hiukkasetyyppi, joka tunnetaan beetahiukkasena, koska se on beetan hajoamisen sivutuote.
Tämä beeta- ja hajoamisprosessi tapahtuu satunnaisesti koko ajan elementeissä, jotka voivat kokea tämän tyyppisen radioaktiivisen hajoamisen ja energiaa muuntaa protonin raskaammaksi neutroniksi. Neutronin tuottamisen lisäksi beta plus -hajoaminen johtaa neutriinon ja positronin tuotantoon. Positroni on elektronin vasta -aine, mikä tarkoittaa, että kun positronit ja elektronit törmäävät, ne tuhoutuvat ja tuottavat gammasäteitä. Tämä ominaisuus on tärkeä tutkijoille, jotka hyödyntävät positronipäästöjä työssään.
Radioaktiivinen hajoaminen saa aikaan atomin ominaisuuksien muutoksen, koska ytimen protonien ja neutronien tasapaino muuttuu. Tämä prosessi selittää, miksi elementti voi esiintyä useissa muodoissa, joita kutsutaan isotoopeiksi, ja jokaisella isotoopilla on erilainen protonien ja neutronien tasapaino. Monet isotoopit ovat epävakaita, hajoavat nopeasti ja aiheuttavat prosessissa radioaktiivisia hiukkasia. Tämä prosessi selittää myös elementtien epätasaisen jakautumisen maan päällä, koska epävakaat elementit hajoavat ajan myötä vakaampiin muotoihin, mikä johtaa stabiilien elementtien korkeampaan pitoisuuteen.
Lääketieteellinen yhteisö käyttää positronipäästöjä lääketieteelliseen kuvantamistutkimukseen, joka tunnetaan nimellä positroniemissiotomografia (PET). Tässä tutkimuksessa isotooppeja, joiden tiedetään tuottavan positronipäästöjä, johdetaan kehoon ja seurataan niiden liikkuessa kehon läpi ja tuottamalla gammasäteitä. Isotoopit, joiden puoliintumisaika on lyhyt ja jotka eivät vahingoita kehoa, valitaan siten, että PET -skannaus ei ole vaarallinen, ja kuvantamistutkimus voidaan yhdistää muihin kuvantamistekniikoihin, kuten magneettikuvaukseen, jotta saadaan täydellinen kuva siitä, mitä tapahtuu potilaan kehon sisällä.
PET -skannausten avulla lääkärit voivat kuvata kehon toimintoja, ehkä etenkin aivoissa. Skannaus ei ole invasiivinen, ja se tarjoaa houkuttelevan vaihtoehdon leikkaukselle kehon sisäpuolen näkemiseksi, ja se voi tarjota paljon hyödyllistä tietoa. Tällaisia skannauksia käytetään lääketieteellisessä diagnoosissa ja lääketieteellisessä tutkimuksessa, ja aivojen positroniemissiotomografiat ovat erityisen suosittuja neurologian alan tutkijoille, jotka ovat kiinnostuneita aivojen toiminnoista.