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電子與正電子的驚人舞蹈：兩顆粒子如何變成光子？
在粒子物理學中，湮滅（annihilation）指的是當一個亞原子粒子與其對應的反粒子碰撞時，會產生其他粒子的過程。例如，電子與正電子的相遇，能夠產生兩個光子。這一過程中，初始對的總能量和動量被保留，並在最終狀態中分配給一組其他粒子。反粒子擁有與粒子完全相反的聚合量子數，因此，這樣的原始對的所有量子數總和為零。因此，只要遵循能量守恆、動量守恆和自旋守恆的法則，任何一組粒子都可能生成，使得這些粒子的總量子數也為零。
在低能量的湮滅中，光子的產生是優先考量，因為光子是無質量的粒子。高能量的粒子對撞機則產生湮滅過程，並創造出各種奇異的重粒子。值得注意的是，「湮滅」這一詞在官方上也指代那些不互為反粒子的兩個粒子的相互作用 – 這些粒子並非電荷共軛。在此情況下，某些量子數可能不在初始狀態下總和為零，但在最終狀態下的總和仍然保持一致。
「在低能量的湮滅中，光子的產生是優先考量，因為光子是無質量的粒子。」
單一玻色子的產生
如果初始的兩個粒子是基本粒子（非組合粒子），那麼它們可能結合生成唯一的基本玻色子，如光子(γ)、膠子(g)、Z玻色子或希格斯玻色子(H0)。如果在中心動量框架內的總能量等於一個真實玻色子的靜止質量（對於一個無質量的玻色子如光子這是不可行的），那麼所產生的粒子將持續存在，直到根據其壽命衰變為止。否則，這一過程理解為是玻色子的初步生成，它是虛擬的，會立即轉換為一對真正的粒子加反粒子。
「這被稱為s通道過程。」
例子
電子-正電子湮滅
當一個低能量的電子與一個低能量的正電子（反電子）湮滅時，最可能的結果是創造兩個或更多的光子，因為其他標準模型的最終粒子，電子和正電子攜帶的質量-能量不足以產生其它粒子，只有中微子在此過程中除外，中微子的係數大約是1萬分之一。由於動量守恆，創造單一光子也是被禁止的—單一光子在任何框架下將帶有非零的動量，包括總動量為零的系統框架。
「這樣的運算清楚地突顯了粒子物理學的神秘與奇妙。」
質子-反質子湮滅
當一個質子遇見其反粒子（一般而言，如果任何一種類的重子遇見對應的反重子），這一反應比電子-正電子湮滅要複雜得多。質子是由三個「價色夸克」和不確定數量的「海夸克」組成的復合粒子。因此，當一個質子遇見反質子時，它的一個夸克（通常是組成夸克）可能與一個反夸克湮滅，產生膠子。隨後，膠子和剩餘的夸克、反夸克，及膠子將經歷複雜的重組過程，最終變為氫子。
希格斯的產生
在兩個核子在非常高的能量下碰撞時，海夸克和膠子的相互作用更為頻繁，因此沒有核子必須是反粒子，才能發生夸克對的湮滅或兩個膠子的「融合」。這樣的過程促進了長久以來尋找的希格斯玻色子的產生。2012年，瑞士的CERN實驗室宣布在大型強子對撞機(LHC)的質子-質子碰撞中發現了希格斯玻色子。
奇妙的是，自然界的基本過程不僅在微小的量子層面上發生，更在極高的能量之中釋放出宏大的力量和神秘。當我們深入了解湮滅這一過程時，是否能更好地認識到我們宇宙的本質呢?
