Fotonen hebben als fundamentele lichtdeeltjes geen massa. Onder bepaalde omstandigheden kunnen fotonen echter interageren en deeltjes-antideeltje-paren produceren, zoals elektron-positron-paren. Dit proces vindt plaats in omgevingen met hoge energie waar fotonen voldoende energie hebben om in materie te transformeren. Dit fenomeen, bepaald door Einsteins vergelijking E=mc2E = mc^2E=mc2, illustreert hoe energie (in de vorm van hoogenergetische fotonen) kan worden omgezet in materie.
Hoewel fotonen zelf niet als materie worden beschouwd omdat ze geen rustmassa hebben en geen ruimte innemen, kunnen ze door hun interacties indirect bijdragen aan het ontstaan van materie. Deze interacties kunnen plaatsvinden in deeltjesversnellers of tijdens hoogenergetische gebeurtenissen in het universum, waarbij fotonen worden omgezet in deeltjes met rustmassa, waardoor materie ontstaat.
In de deeltjesfysica is het theoretisch mogelijk om energie in materie om te zetten. Dit proces wordt gedemonstreerd in deeltjesbotsers, waarbij botsingen met hoge energie nieuwe deeltjes kunnen produceren uit de kinetische energie van de botsende deeltjes, vaak fotonen of protonen. Deze conversie volgt de principes van de kwantumveldentheorie en is een essentieel studiegebied voor het begrijpen van de fundamentele aard van deeltjes en hun interacties.
Hoewel fotonen zelf niet als materie worden beschouwd vanwege hun gebrek aan rustmassa en andere onderscheidende eigenschappen van materie, kunnen ze gedrag vertonen dat het onderscheid tussen deeltjes en golven vervaagt. Fotonen kunnen worden omschreven als kwanta van elektromagnetische straling, die energie en momentum bezitten, maar geen massa. In contexten waarin energie wordt omgezet in materie, kunnen fotonen een belangrijke rol spelen bij het initiëren van deze processen door hun interacties met andere deeltjes.
In de theoretische natuurkunde en onder bepaalde experimentele omstandigheden kunnen fotonen onder specifieke omstandigheden worden omgezet in deeltjes-antideeltje-paren. Dit conversieproces vereist een omgeving met hoge energie waarin de energie van het foton voldoende is om zich te manifesteren als rustmassa voor de resulterende deeltjes. Dit fenomeen wordt waargenomen in experimenten in de deeltjesfysica en is een manifestatie van de relatie tussen energie, massa en de fundamentele krachten die de deeltjesinteracties in het universum beheersen.
