質能等價

燒一根木頭會放出熱量，而剩下的灰加煙，比原來的木頭輕了那麼一絲絲——這點差別小到任何廚房秤都稱不出。那點不見了的重量，以能量的形式離開了。愛因斯坦那條最著名方程的深刻教訓是：質量和能量並不是兩樣東西，而是同一樣東西的兩種形式，而在粒子物理學裡，這並非邊角處的奇談——它是讓整個領域得以存在的核心事實。

質能等價說的是：質量是一種高度濃縮的能量形式，二者由 E 等於 m c² 聯繫起來，其中 c 是光速。由於 c² 是一個巨大的數，哪怕一星半點的質量也等價於一大筆能量。反過來同樣重要：把足夠的能量灌進一小塊區域，你就能創造出質量——嶄新的、原本不在那裡的粒子。這正是對撞機裡發生的事：兩個帶著巨大動能的質子相撞，從那能量裡冒出更重的粒子，包括一些遠比製造它們的質子還重得多的粒子。

這條雙向通道，是全部高能物理的工作原理。它正是粒子能從能量中被創造出來的原因，也是不穩定粒子只能衰變成比自己更輕的產物的原因（多出來的質量變成產物的動能）。它也是質量和能量共享一個單位的原因。一個常見誤解是認為 E 等於 m c² 只關乎核彈；事實上每一個化學反應、每一次碰撞都遵守它，而在粒子物理學裡，能量轉化為新物質、物質通過湮滅轉化為能量，是家常便飯，而非罕見之事。