Paarvernichtung

einlaufende Teilchen

Vertex

auslaufendes Austauschteilchen

Zwei einlaufende Teilchen treffen am Vertex zusammen und vernichten sich unter Entstehung eines Austauschteilchens, das die Summe der Energien und Impulse beider einlaufenden Teilchen trägt und im Feynman-Graphen vom Vertex wegläuft.
Durch Impuls und Energie des auslaufenden Teilchens ist dessen Masse eindeutig festgelegt. Nur wenn diese produzierte Masse der tatsächlichen Masse des Austauschteilchens entspricht, entsteht dabei ein beobachtbares Teilchen. Sonst findet dieser Grundprozess der Paarvernichtung nur als Teil eines komplexeren Vorgangs statt. Zum Beispiel kann dabei ein virtuelles Austauschteilchen entstehen, das später wiederum über den Grundprozess der Paarerzeugung zwei neue Teilchen bildet.

Dieser Prozess der Paarvernichtung tritt für alle Wechselwirkungen auf.

1. Elektromagnetische Wechselwirkung
   Für die elektromagnetische Wechselwirkung geschieht die Paarvernichtung in ein virtuelles Photon mit von Null verschiedener Masse. Durch Kombination mit einem (oder mehreren) Abstrahlungsdiagrammen kann man allerdings auch zwei (oder mehr) beobachtbare Photonen mit Masse Null erhalten. Diese Paarvernichtung in mehrere "reelle" Photonen ist seit langem experimentell nachgewiesen.
2. Starke Wechselwirkung
   Auch hier entsteht ein virtuelles Gluon, weil dieses normalerweise, genau wie das Photon, masselos ist.
3. Schwache Wechselwirkung
   Weil sie im Gegensatz zu Photonen und Gluonen nicht masselos sind, kann man einzelne Austauschteilchen der Schwachen Wechselwirkung, W und Z, beobachtbar durch Paarvernichtung herstellen. Zum Beispiel wurden durch Vernichtung von Elektronen und Positronen bei LEP insgesamt über 20 Millionen Z Teilchen produziert. Die Vernichtung zweier Quarks (z.B. up und anti-down) zu W's führte 1983 zu der Entdeckung dieser Teilchen am CERN und wird heute in großem Ausmaß am Tevatron in den USA betrieben.