對產生與湮滅

能量與物質可以互相轉化，量子電動力學裡兩個最生動的演示就經常上演。在對產生中，一個能量足夠高的光子消失，取而代之地出現兩個物質粒子：一個電子和它的反物質孿生兄弟——正電子。在湮滅中，過程反過來：一個電子遇上一個正電子，兩者把對方摧毀，質量完全轉化為能量，化作光子飛散而去。純粹的光變成物質，物質又變成純粹的光。

這兩個過程都遵守嚴格的守恆定律，這正是為什麼光子不能隨心所欲地在任何地方就變成物質。要產生一個電子-正電子對，光子至少要帶有足以供給兩個粒子靜止質量的能量——一道約 102.2 萬電子伏的閾值，因為每個粒子的靜止能量約為 0.511 MeV。它還需要附近有個原子核或另一個粒子來吸收反衝，因為單獨一個光子在產生對的同時無法既守恆能量又守恆動量。湮滅則通常產生兩個朝相反方向飛出的光子，分攤釋放出的能量，從而使動量平衡。

這些是日常的主力，而非奇異的稀罕物。電子-正電子湮滅是 PET 掃描的基礎：體內放出的正電子發生湮滅，由此產生的背對背伽馬射線被探測到，用以構建醫學影像。對產生則是高能伽馬射線在探測器中、以及宇宙線擊中大氣時如何雪崩式地簇射成一連串粒子的機制。兩者合在一起，是愛因斯坦質能等價一次一個粒子地上演的最乾淨的演示。