24.3 o que é um pósitron? O que acontece a um núcleo quando ele emite um pósitron? Um pósitron e um elétron ambos desaparecem quando colidem. Para onde eles vão?

Passo 1

O enunciado pede três coisas: ( 1) definir o que é um pósitron, ( 2) explicar o que acontece em um núcleo quando ele emite um pósitron e ( 3) dizer para onde vão o pósitron e o elétron quando colidem. O conteúdo envolve partículas elementares, decaimento \beta^{+} e aniquilação de matéria e antimatéria.

Passo 2

Um pósitron é a antipartícula do elétron. Ele tem a mesma massa do elétron, mas carga elétrica positiva. Em notação de partículas lepton, escrevemos o pósitron como
e^+
e o elétron como
e^-.
Cada tipo de partícula tem um número leptônico; o pósitron tem número leptônico -1, invertendo o sinal do elétron.

Passo 3

Quando um núcleo rico em prótons sofre decaimento \beta^{+}, um próton interno é convertido em nêutron via interação fraca, gerando um pósitron e um neutrino eletrônico. A reação simplificada é
p \to n + e^+ + \nu_e.
Nesse processo o número de massa A do núcleo não muda, mas o número atômico Z diminui em 1, pois há uma conversão de próton em nêutron.

Passo 4

Quando um pósitron encontra um elétron, ocorre aniquilação mútuas, pois eles são partícula e antipartícula. Eles “desaparecem” e sua energia de repouso (e qualquer energia cinética) é transformada em fótons gama. A reação típica é
e^+ + e^- \to 2\,\gamma,
onde cada fóton tem energia de aproximadamente 511\:\text{keV} e saem em direções opostas para conservar momento e energia.

Resposta

1. Um pósitron é a antipartícula do elétron, com mesma massa e carga positiva, denotado por e^+.
2. No decaimento \beta^{+}, um próton do núcleo vira nêutron, emitindo um e^+ e um \nu_e, reduzindo o número atômico em 1.
3. Quando e^+ e e^- colidem, aniquilam-se e geram fótons gama (geralmente dois de 511\:\text{keV}), convertendo toda a massa e energia cinética em radiação.

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