能量与动量守恒（conservation of energy and momentum）

把一颗台球滚向另一颗，第二颗会弹射出去，而第一颗慢了下来。没有任何东西被创造或毁灭：运动的'劲头'只是从一颗球交到了另一颗球。有两个记账量刻画了这件事。能量大致是指让事情发生的总本领——也包括锁在质量里的能量。动量是质量乘以速度，是对运动的一种度量，而且带有方向。在任何封闭系统里，这两个总量都保持不变：碰撞前你加出来多少，碰撞后还是多少。

在粒子物理里，这两条规则合二为一，并被绝对严格地执行。当粒子相撞，或一个重粒子衰变时，进来的所有东西的总能量和总动量，必须等于出去的所有东西的总和——而这里的相加要遵从爱因斯坦的相对论，质量本身通过 E = mc^2 也算作一种能量。所以一个静止的重粒子可以衰变成几个飞散开来的较轻粒子：原本的质能被分摊成产物的运动能量和质量，而产物的动量始终相加为零（因为母粒子原本没在动）。

这些守恒律不是可有可无的附加项；正是它们决定了一次衰变或碰撞究竟能不能发生。一个粒子只能衰变成静质量之和比它自己更轻的产物——否则能量不够，衰变就被禁止。实验者无时无刻不在依靠这一点：通过测量碰撞中可见碎片的能量和动量，再要求账目对得上，他们就能推断出有一个看不见的粒子（比如中微子）逃逸了，甚至估算出它的能量。借助诺特定理，能量和动量守恒来自一个事实：物理规律在每一个时刻、每一个地点都是相同的。