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粒子与反粒子的神秘碰撞：为何消失却创造了新粒子？
在粒子物理学中，消失与创造的过程揭示了宇宙的奇异特性。这段现象最常被称为「湮灭」，它发生在一对亚原子粒子与其对应的反粒子相撞时，此时会产生其他粒子。例如，当电子与正电子相撞时，可能会生成两个光子。这个过程中，初始粒子对的总能量和动量被保留，并在最终状态的粒子中分配。粒子与反粒子的湮灭不仅是物理学的基础原理，也是理解宇宙中基本构造的重要关键。
在低能湮灭的过程中，光子的生成是最有可能发生的事件。
粒子和反粒子的湮灭过程遵循着物理学中的几个基本守恒定律，包括能量守恒、动量守恒和自旋守恒。这意味着即使在小型粒子相互作用的事件中，总量必须一致。与此同时，反粒子的存在使得我们能够观察到许多现象，其中最有趣的便是它们在高能量的粒子对撞机中所造成的湮灭事件，这些事件会产生各式各样的重粒子。
湮灭与生成的关联
「湮灭」这个词常常被学术界非正式地用来描述两个不是相互对称的粒子之间的互动。在这种情况下，即便某些量子数在初始状态下的和并不为零，最终状态中的总和仍然会保持一致。例如，高能电子反中微子与电子的「湮灭」可以生成 W− 费米子，这显示了湮灭过程的多样性和复杂性。
在高能量环境中，湮灭过程可以产生更重的颗粒，这也使得高能粒子对撞机成为重要的研究工具。
当初始的粒子是基本粒子时，它们可以组合产生单一的基本玻色子，如光子、胶子或希格斯玻色子。在此过程中，如果中心动量框架中的总能量等于一个真实玻色子的静止质量，该颗粒将保持存在直至按照其寿命衰变。否则，这个过程可以视为虚拟玻色子的生成，随即转化为真实粒子与反粒子对，这就是所谓的 s-channel 过程。举例来说，电子与正电子湮灭产生虚拟光子，进而转化为一个微子和反微子。
湮灭的实际例子
电子-正电子湮灭
在低能环境下，电子与正电子之间的湮灭经常生成两个光子。考虑到电子与正电子拥有约0.511百万电子伏特（MeV）的静止能量，这部分能量在湮灭时转化为光子的能量。在这种情况下，底下是动量和能量的保守，形成对应的反向运动。
若其中任何一个带电粒子携带较大的动能，则可能会产生其他粒子，这显示出湮灭过程的灵活性。
质子-反质子湮灭
质子和其反粒子在接触时的反应并不如电子-正电子湮灭那般简单。质子是一个由三个「价夸克」及许多「海夸克」组成的复合粒子。在此过程中，质子的一个夸克可能会与反夸克湮灭，生成胶子，之后这个胶子及剩下的夸克、反夸克会发生复杂的重组，产生一系列的介子（多数为pion 和kaon） 。这些新生成的介子，尽管不稳定，却是社会大众对于粒子物理行动的兴趣所在。
希格斯玻色子的生成
在高能环境中，如两个核子之间的碰撞，海夸克和胶子主导了互动率，这使得即使没有反粒子存在，夸克对的湮灭或两个胶子的「融合」也会发生。这些过程有助于生成期待已久的希格斯玻色子。 2012年，瑞士日内瓦的CERN实验室宣布找到希格斯玻色子，这标志着粒子物理学的一个伟大突破。
湮灭过程不仅在基础科学研究中发挥关键作用，还有助于科学家理解宇宙的起源和发展，即便这也同样引申出无数问题：在我们的宇宙中，还有多少如此神秘且难以捉摸的粒子与相互作用存在呢？
