消滅

e ⁻ + e ⁺  → γ + γ   

低エネルギー電子が低エネルギー陽電子（反電子）と対消滅する場合、最も可能性の高い結果は2つ以上の光子の生成です。これは、電子と陽電子が生成するのに十分な質量エネルギーを持つ最終状態の標準模型粒子はニュートリノのみであり、ニュートリノの生成確率は電子と陽電子の約10,000分の1であること、そして運動量保存則により1つの光子だけが生成されることは不可能であるためです。単一の光子は、全運動量がゼロになる運動量中心系を含め、どの座標系でもゼロでない運動量を持つことになります。対消滅する電子と陽電子の静止エネルギーはどちらも約0.501百万電子ボルト（MeV）です。運動エネルギーが比較的小さい場合、この全静止エネルギーが生成される光子の光子エネルギーとして現れます。したがって、各光子のエネルギーは約0.511 MeVになります。運動量とエネルギーは両方とも保存され、1.012 MeVの光子エネルギー（粒子の静止エネルギーを考慮）が反対方向に移動する（システムの全運動量がゼロとなることを考慮）。^{[ 6 ]}  

荷電粒子の一方または両方がより大きな運動エネルギーを持つ場合、様々な他の粒子が生成される可能性がある。さらに、電子・陽電子対が単一の光子に消滅（または崩壊）する過程は、第三の荷電粒子が存在する場合にも起こり得る。この場合、電子または陽電子から仮想光子によって余剰運動量が第三の荷電粒子に伝達される。逆の過程、すなわち単一の実光子による対生成も、第三の粒子の電磁場において起こり得る。

陽子が反粒子に遭遇するとき（より一般的には、あらゆる種類のバリオンが対応する反バリオンに遭遇するとき）、その反応は電子と陽電子の対消滅ほど単純ではありません。電子とは異なり、陽子は3つの「価クォーク」と不定数の「海クォーク」がグルーオンによって結合された複合粒子です。したがって、陽子が反陽子に遭遇すると、そのクォークの1つ（通常は構成価クォーク）が反クォーク（まれに海クォークの場合もある）と対消滅してグルーオンを生成し、その後、グルーオンは残りのクォーク、反クォーク、グルーオンとともに、多数の中間子（主にパイ中間子とカオン）への複雑な再配置プロセス（ハドロン化または断片化と呼ばれる）を受け、それらが全エネルギーと運動量を共有します。新たに生成された中間子は不安定であり、他の物質と遭遇して相互作用しない限り、最終的に光子、電子、陽電子、ニュートリノのみを生成する一連の反応で崩壊します。この種の反応は、任意のバリオン（3つのクォークからなる粒子）と、バリオン内のクォークに対応する1つの反クォークからなる任意の反バリオンとの間で発生します。（バリオンと反バリオンの少なくとも一方が十分にエキゾチックで、構成クォークのフレーバーを共有しない場合、この反応は起こりにくいです。）反陽子は中性子と対消滅することができ、同様に反中性子は陽子と対消滅することができます。これについては後述します。

陽子と反陽子の対消滅によって最大9個の中間子が生成される反応が観測されている一方、理論的には13個の中間子の生成も可能である。生成された中間子は、光速の適度な割合で対消滅の場を離れ、それぞれの中間子の種類に応じた寿命で崩壊する。^{[ 7 ]}

反核子がより複雑な原子核内で対消滅する場合にも同様の反応が起こるが、結果として生じる中間子は強く相互作用するため、脱出するよりも残りの「傍観者」核子のいずれかに吸収される確率がかなり高くなる。吸収されるエネルギーは最大で約2 GeVにもなるため、原理的には最も重い原子核の結合エネルギーさえも超えることができる。したがって、反陽子がウランやプルトニウムなどの重い原子核内で対消滅すると、原子核の部分的または完全な破壊が起こり、多数の高速中性子が放出される可能性がある。^{[ 8 ]}このような反応は、臨界質量未満で多数の二次核分裂反応を引き起こす可能性を開き、宇宙船の推進に役立つ可能性がある。 

非常に高いエネルギーでの 2 つの核子の衝突では、海クォークとグルーオンが相互作用率を支配する傾向があるため、クォーク対の消滅または 2 つのグルーオンの「融合」が発生するために、どちらの核子も反粒子である必要はありません。 このようなプロセスの例は、長年探し求められてきたヒッグス粒子の生成に寄与しています。ヒッグスは、軽い (価) クォークの消滅によって非常に弱く直接生成されますが、重いtまたはb海クォークまたは生成クォークが利用可能です。2012 年、ジュネーブのCERN研究所は、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)での陽子-陽子衝突の残骸からヒッグスが発見されたと発表しました。最も強力なヒッグス粒子生成は、2つのグルーオンの融合（重クォーク対の対消滅による）によって起こるが、2つのクォークまたは反クォークは、生成された仮想ベクトルボソンによるヒッグス粒子の放射、あるいはそのような2つのベクトルボソンの対消滅によって、より容易に識別可能な事象を生成する。

• Kragh, H. (1999).量子世代 ：20世紀の物理学の歴史.プリンストン大学出版局. ISBN 0-691-01206-7。