Hiểu đơn giản, trong lý thuyết trường lượng tử, “hạt” không phải lúc nào cũng là một vật nhỏ tồn tại vĩnh viễn. Nó giống như một gợn sóng trong một trường.

Hãy tưởng tượng mặt hồ

Có một mặt hồ phẳng:

🌊 Không có sóng → ta nói không có hạt.

Bạn tạo một gợn sóng:

🌊〰️ → một "gói sóng" có thể được nhận diện như một hạt.

Gợn sóng có thể lan đi, biến mất; năng lượng của nó có thể chuyển sang những gợn sóng khác.

Trong vật lý lượng tử, mỗi loại hạt gắn với một trường lượng tử:

electron → trường electron

photon → trường điện từ

quark → trường quark

Higgs → trường Higgs

Ví dụ rất trực quan

Một electron và positron gặp nhau:

Có thể hình dung:

electron + positron

→ năng lượng và động lượng được chuyển sang

2 photon

Không phải electron "chui vào" photon.

Đúng hơn, trạng thái lượng tử của các trường thay đổi:

trường electron mất đi một excitations (kích thích)

trường photon xuất hiện các excitations mới.

Nói nôm na:

hạt này biến mất, hạt khác xuất hiện.

Và ngược lại

Photon đủ năng lượng có thể tạo ra electron + positron:

Nhưng phải thỏa mãn các định luật bảo toàn. Ví dụ năng lượng photon phải đủ lớn, và trong chân không quá trình một photon đơn độc biến thành � không thể đồng thời bảo toàn động lượng; thường cần một photon tương tác gần hạt nhân hoặc một photon khác.

Điều này khác hẳn trực giác Newton

Trong cơ học Newton, bạn thường tưởng tượng:

Có một viên bi → viên bi vẫn tồn tại → nó va vào viên khác.

Trong lý thuyết trường lượng tử:

Trường là thứ cơ bản hơn; "hạt" là những trạng thái kích thích của trường.

Do đó số lượng hạt không nhất thiết được bảo toàn.