陽電子とは？PETを理解する上でつまずいています

質問

よろしくお願いします。
医学生なのですが、高校で物理を履修していないため
放射線学の授業がとても苦労しており、テストはまだ先ですが自分で勉強を
進めているところです。前回は光子について質問をさせていただきました。

今医療の放射線検査機器にPETというものがあり
（ポジトロン断層撮影法　positon emission tomography）
そこには陽電子が出てきます。

陽電子はプラスの電子、反物質という話は耳にした事がないわけではありませんが
高校の化学などでは出てきませんでした。
また、理論上ではなく日常的なもので陽電子を聞くのも私に取ってはPETが初めてです。

陽電子は原子を構成しないまでも、世の中に普通に存在するものなのでしょうか？
もしくは簡単につくりだせ、また維持することが可能なものなのでしょうか？

また陽電子が出てくると反物質が気になりますが反物質は世の中にそんなに存在するもの
なのでしょうか？
SFの世界では物質と反物質がぶつかると消滅してしまうような描写が描かれますが
陽電子はなぜPETで利用出来るほど長く存在するのでしょうか？

陽電子について色々と教えてください。
生物選択生で物理は高校レベルも厳しい状態ですが、わかりやすく
ご教授いただけたら幸いです。

回答No.3

nta · ベストアンサー

電子に対して陽電子を反物質といいます。反物質はこの物質世界にとどまる時間非常に短く、あまり日常的ではありませんが、環境にふりそそぐ宇宙線には含まれるのでありふれているとも言えます。

http://unit.aist.go.jp/riif/adcg/pos_faq.html

PETの場合にはβ＋崩壊して陽電子を放出する核種を体内に注入して、電子との対消滅によって放射されるガンマ線を測定しています。したがって、その放射性核種を含む液が患部に到着した頃を見計らって測定するので陽電子の短寿命（ポジトロニウムでも150ナノ秒程度）は問題ありません。

お礼

ご回答ありがとうございました。
教えていただいたサイトもとても参考になりました。

回答No.4

tadys

PETを理解するのに陽電子が何かなどと言う事にこだわることは有りません。
PETのPはPositron（陽電子）のPだという事、陽電子はすぐに消滅するので使う時にサイクロトロンで作り出す。
サイクロトロンは陽電子を作るのに使用できる。（他の用途もあるけど）
ぐらいを知っていれば十分でしょう。

＞高校の化学などでは出てきませんでした。
高校で習う事が世の中のすべてでは有りません。
今習っているのですからそれで十分です。

＞日常的なもので陽電子を聞くのも私に取ってはPETが初めてです。
普通の人はPETを知っていても陽電子などと言うものを知らないのが普通です。

＞世の中に普通に存在するものなのでしょうか
普通と言うのをどうとらえるかというのが問題です。
PETを使用しているところには陽電子が有りますよね。
PETが存在するのが普通で有れば普通だし、そうでなければ普通ではない。
今話題の放射線ですが、放射線のうちβ線は電子又は陽電子です。
宇宙からくる宇宙線によっても陽電子が作られています。
放射性物質が有れば陽電子が有っても不思議では有りませんが、問題になるほどの放射性物質が存在する場所は限られます。

＞簡単につくりだせ、また維持することが可能なものなのでしょうか？
簡単では有りませんが作ることは出来ます。
PETの設備ではサイクロトロンを使用して作り出しています。
PETで使用するのはβ線を出す放射性物質です。
ただし、この放射性物質はPET検査が終了すると速やかに消滅します。
http://homepage3.nifty.com/anshin-kagaku/sub041222hobutumukai.htm

＞反物質は世の中にそんなに存在するものなのでしょうか？
自然界に存在する事が確認されたことは有りません。
物理学を研究しているところで実験的に作られたことは有ります。
http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/press/2010/101206_2/index.html

＞陽電子はなぜPETで利用出来るほど長く存在するのでしょうか？
長くは存在しません。
ですからサイクロトロンを使用して必要になった時に作ります。

お礼

ご回答ありがとうございました。
半分は興味もあったので、質問させていただきました。
とても参考になりました

回答No.2

hydrophobia

陽電子そのものを体内に入れてPET検査をするのでは
ないですよ。β＋壊変を起こしその際に陽電子を
生成する物質を体内に注射して、電子と陽電子の対消滅時の
ガンマー線を検出器でカウントしています。
陽電子単体のの存在時間は環境の物質にも依りますが
100～400psec程度できわめて短い物です。
とても、単体では使えません。

ただの水溶液だと血管造影剤と変わりないので、ブドウ糖
（若しくはそれに近い性質の物）に付加して局所的な
代謝異常を発見したりしています。
CT、MRI、USに比べかなり小さな腫瘍を発見するのに有効です。

陽電子うんぬんよりPET検査のおおまかな
所を分かった方がいいかと思いますよ。

お礼

ご回答ありがとうございました。
まずは大まかにと思っているのですが陽電子というものが
とても魅力的にうつり勢い質問してしまいました。
すいません。
お陰さまでpetの仕組みもわかってきました。
ありがとうございました。

回答No.1

papapa0427

反物質とは違うようです。通常の物質みたいです。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%99%BD%E9%9B%BB%E5%AD%90

つまり、強力な電圧を原子にかけて陽電子を発生させて、そのときに発生するγ線を利用しているのです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ただ、対消滅するのであればやはり反粒子なのではないでしょうか。
また、またマイナスの電荷が電子というのが小学校からの認識だったので
陽電子はとてもとらえにくいです