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粒子與反粒子的神秘碰撞：為何消失卻創造了新粒子？
在粒子物理學中，消失與創造的過程揭示了宇宙的奇異特性。這段現象最常被稱為「湮滅」，它發生在一對亞原子粒子與其對應的反粒子相撞時，此時會產生其他粒子。例如，當電子與正電子相撞時，可能會生成兩個光子。這個過程中，初始粒子對的總能量和動量被保留，並在最終狀態的粒子中分配。粒子與反粒子的湮滅不僅是物理學的基礎原理，也是理解宇宙中基本構造的重要關鍵。
在低能湮滅的過程中，光子的生成是最有可能發生的事件。
粒子和反粒子的湮滅過程遵循著物理學中的幾個基本守恒定律，包括能量守恒、動量守恒和自旋守恒。這意味著即使在小型粒子相互作用的事件中，總量必須一致。與此同時，反粒子的存在使得我們能夠觀察到許多現象，其中最有趣的便是它們在高能量的粒子對撞機中所造成的湮滅事件，這些事件會產生各式各樣的重粒子。
湮滅與生成的關聯
「湮滅」這個詞常常被學術界非正式地用來描述兩個不是相互對稱的粒子之間的互動。在這種情況下，即便某些量子數在初始狀態下的和並不為零，最終狀態中的總和仍然會保持一致。例如，高能電子反中微子與電子的「湮滅」可以生成 W− 費米子，這顯示了湮滅過程的多樣性和複雜性。
在高能量環境中，湮滅過程可以產生更重的顆粒，這也使得高能粒子對撞機成為重要的研究工具。
當初始的粒子是基本粒子時，它們可以組合產生單一的基本玻色子，如光子、膠子或希格斯玻色子。在此過程中，如果中心動量框架中的總能量等於一個真實玻色子的靜止質量，該顆粒將保持存在直至按照其壽命衰變。否則，這個過程可以視為虛擬玻色子的生成，隨即轉化為真實粒子與反粒子對，這就是所謂的 s-channel 過程。舉例來說，電子與正電子湮滅產生虛擬光子，進而轉化為一個微子和反微子。
湮滅的實際例子
電子-正電子湮滅
在低能環境下，電子與正電子之間的湮滅經常生成兩個光子。考慮到電子與正電子擁有約0.511百萬電子伏特（MeV）的靜止能量，這部分能量在湮滅時轉化為光子的能量。在這種情況下，底下是動量和能量的保守，形成對應的反向運動。
若其中任何一個帶電粒子攜帶較大的動能，則可能會產生其他粒子，這顯示出湮滅過程的靈活性。
質子-反質子湮滅
質子和其反粒子在接觸時的反應並不如電子-正電子湮滅那般簡單。質子是一個由三個「價夸克」及許多「海夸克」組成的複合粒子。在此過程中，質子的一個夸克可能會與反夸克湮滅，生成膠子，之後這個膠子及剩下的夸克、反夸克會發生複雜的重組，產生一系列的介子（多數為 pion 和 kaon）。這些新生成的介子，儘管不穩定，卻是社會大眾對於粒子物理行動的興趣所在。
希格斯玻色子的生成
在高能環境中，如兩個核子之間的碰撞，海夸克和膠子主導了互動率，這使得即使沒有反粒子存在，夸克對的湮滅或兩個膠子的「融合」也會發生。這些過程有助於生成期待已久的希格斯玻色子。2012年，瑞士日內瓦的CERN實驗室宣布找到希格斯玻色子，這標誌著粒子物理學的一個偉大突破。
湮滅過程不僅在基礎科學研究中發揮關鍵作用，還有助於科學家理解宇宙的起源和發展，即便這也同樣引申出無數問題：在我們的宇宙中，還有多少如此神秘且難以捉摸的粒子與相互作用存在呢？
