Η εκπομπή ποζιτρονίων είναι ένα υποπροϊόν ενός τύπου ραδιενεργής διάσπασης που είναι γνωστή ως διάσπαση βήτα συν. Στη διαδικασία της διάσπασης βήτα συν, μια ασταθής ισορροπία νετρονίων και πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου πυροδοτεί τη μετατροπή μιας περίσσειας πρωτονίου σε νετρόνιο. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετατροπής, εκπέμπονται πολλά επιπλέον σωματίδια, συμπεριλαμβανομένου ενός ποζιτρονίου. Το ποζιτρόνιο είναι ένας ειδικός τύπος σωματιδίου γνωστό ως σωματίδιο βήτα επειδή είναι υποπροϊόν της διάσπασης βήτα.
Αυτή η διαδικασία της διάσπασης βήτα συν εμφανίζεται τυχαία όλη την ώρα σε στοιχεία με τη δυνατότητα να βιώσουν αυτόν τον τύπο ραδιενεργού διάσπασης και την ενέργεια να μετατρέψουν ένα πρωτόνιο σε βαρύτερο νετρόνιο. Εκτός από την παραγωγή ενός νετρονίου, η διάσπαση βήτα συν έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ενός νετρίνου και ενός ποζιτρονίου. Το ποζιτρόνιο είναι το αντίστοιχο της αντιύλης του ηλεκτρονίου, που σημαίνει ότι όταν τα ποζιτρόνια και τα ηλεκτρόνια συγκρούονται, εξαφανίζονται, δημιουργώντας ακτίνες γάμμα. Αυτή η ιδιότητα είναι σημαντική για τους ερευνητές που αξιοποιούν την εκπομπή ποζιτρονίων στην εργασία τους.
Η ραδιενεργή διάσπαση προκαλεί αλλαγές στις ιδιότητες ενός ατόμου, επειδή η ισορροπία των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα μετατοπίζεται. Αυτή η διαδικασία εξηγεί γιατί ένα στοιχείο μπορεί να υπάρχει σε πολλαπλές μορφές γνωστές ως ισότοπα, με κάθε ισότοπο να έχει διαφορετική ισορροπία πρωτονίων και νετρονίων. Πολλά ισότοπα είναι ασταθή, παρουσιάζουν ταχεία διάσπαση και εκπέμπουν ραδιενεργά σωματίδια στη διαδικασία. Αυτή η διαδικασία εξηγεί επίσης την άνιση κατανομή των στοιχείων στη Γη, καθώς τα ασταθή στοιχεία αποσυντίθενται σε πιο σταθερές μορφές με την πάροδο του χρόνου, οδηγώντας σε υψηλότερη συγκέντρωση σταθερών στοιχείων.
Η ιατρική κοινότητα χρησιμοποιεί την εκπομπή ποζιτρονίων για έναν τύπο ιατρικής απεικονιστικής μελέτης γνωστής ως τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET). Σε αυτή τη μελέτη, ισότοπα που είναι γνωστό ότι παράγουν εκπομπές ποζιτρονίων εισάγονται στο σώμα και ακολουθούνται καθώς κινούνται μέσα στο σώμα και παράγουν ακτίνες γάμμα. Επιλέγονται ισότοπα με σύντομο χρόνο ημιζωής που δεν θα προκαλέσουν ζημιά στο σώμα, έτσι ώστε η σάρωση PET να μην είναι επικίνδυνη και η απεικονιστική μελέτη μπορεί να συνδυαστεί με άλλες τεχνικές απεικόνισης όπως η μαγνητική τομογραφία για να ληφθεί μια πλήρης εικόνα του τι συμβαίνει στο εσωτερικό του σώματος του ασθενούς.
Οι σαρώσεις PET επιτρέπουν στους γιατρούς να απεικονίσουν τις λειτουργίες του σώματος, ίσως κυρίως στον εγκέφαλο. Η σάρωση δεν είναι επεμβατική, παρέχοντας μια ελκυστική εναλλακτική λύση στη χειρουργική επέμβαση για να δείτε το εσωτερικό του σώματος και μπορεί να προσφέρει πολλές χρήσιμες πληροφορίες. Τέτοιες σαρώσεις χρησιμοποιούνται στην ιατρική διάγνωση και στην ιατρική έρευνα, με τις τομογραφίες εκπομπής ποζιτρονίων του εγκεφάλου να είναι ιδιαίτερα δημοφιλείς για ερευνητές στον τομέα της νευρολογίας που ενδιαφέρονται για τις λειτουργίες του εγκεφάλου.