AQA A-Level 物理/粒子与反粒子/粒子-反粒子相互作用
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在某些情况下，高能光子可以通过“对产生”过程产生一对粒子-反粒子。另一方面，如果一个粒子与一个反粒子相遇，它们会通过“湮灭”过程湮灭，并释放出 2 个光子（即一对电磁波）。
这两个过程是粒子物理学的核心部分，都遵循由 阿尔伯特·爱因斯坦 首次提出的质能转换方程 E = mc^2。
例如，在正负电子对的湮灭过程中，这对粒子产生的能量为 E = 2m_e c^2，因为所有质量都应该通过转换成能量而守恒。在产生过程中，可以通过 E = hf = 2m_e c^2 计算出光子产生这对粒子所需的频率。
最常见的对产生形式是正负电子对产生。这是因为它们的质量小于大多数其他粒子，因此产生它们所需的能量更少。为了比较，电子的静止能量为 0.510999 MeV[1]（或 8.18 x10^-14 J），这意味着光子需要 2.468 x10^20 Hz 的频率才能产生一对正负电子，而质子的静止能量为 938.257 MeV[1]（1.50x10^-10 J），相应的频率为 4.53 x10^23 Hz。