طاقة إنتاج الأزواج

نعم، لأن طاقة الفوتون (2.5 MeV) أكبر من العتبة (1.022 MeV). أولاً نحسب الطاقة الزائدة: ΔE = 2.5 - 1.022 = 1.478 MeV. هذه الطاقة تتحول إلى طاقة حركية للإلكترون والبوزيترون. بحسب مبدأ حفظ الزخم، فإن النواة تمتص زخماً صغيراً، ولكن معظم الطاقة الحركية تتوزع بين الإلكترون والبوزيترون. في حالة النواة الثقيلة، يمكن إهمال طاقة ارتداد النواة تقريباً، لذلك تتوزع الطاقة الحركية بالتساوي تقريباً: كل منهما يحصل على حوالي 0.739 MeV كطاقة حركية. إضافة إلى طاقة السكون لكل منهما (0.511 MeV)، تكون الطاقة الكلية لكل جسيم: 0.511 + 0.739 = 1.25 MeV. هذه الطاقة عالية جداً وتسمح للجسيمات بالتأين والتسبب في تفاعلات أخرى.

عندما يتفاعل الفوتون مع إلكترون حر (بدلاً من نواة)، فإن العتبة تزداد بسبب الحاجة لحفظ الزخم. العتبة الدقيقة هي 4m_e c² = 2.044 MeV. وذلك لأنه يجب أن يكون للفوتون طاقة كافية لإنتاج الزوج وإعطاء الإلكترون الأصلي طاقة حركية. في هذه الحالة، إذا كان الفوتون بطاقة 2.044 MeV، يمكن أن ينتج زوجاً إلكترون-بوزيترون بينما يكتسب الإلكترون الأصلي طاقة حركية. لكن في أجهزة PET، يتم استخدام تفاعل الفوتون مع النواة (عادة في مادة وامضة) حيث العتبة 1.022 MeV. لذلك، البوزيترونات المنبعثة من النظائر (مثل الفلور-18) تتحلل وتصدر بوزيترونات بطاقة حركية تصل إلى عدة مئات من keV، ثم تفنى مع إلكترون لتنتج فوتونين جاما بطاقة 0.511 MeV لكل منهما. وبالتالي، لا تعتمد أجهزة PET على إنتاج الأزواج مباشرة.