Fotony, jako podstawowe cząstki światła, nie mają masy. Jednakże w pewnych warunkach fotony mogą oddziaływać, tworząc pary cząstka-antycząstka, takie jak pary elektron-pozyton. Proces ten zachodzi w środowiskach wysokoenergetycznych, w których fotony mają energię wystarczającą do przekształcenia się w materię.
Zjawisko to, regulowane równaniem Einsteina E=mc2E = mc^2E=mc2, ilustruje, w jaki sposób energia (w postaci wysokoenergetycznych fotonów) może przekształcić się w materię.
Chociaż same fotony nie są uważane za materię, ponieważ nie mają masy spoczynkowej i nie zajmują miejsca, mogą pośrednio przyczynić się do powstania materii poprzez swoje interakcje.
Te interakcje mogą zachodzić w akceleratorach cząstek lub podczas zdarzeń wysokoenergetycznych we wszechświecie, gdzie fotony przekształcają się w cząstki o masie spoczynkowej, tworząc w ten sposób materię.
W fizyce cząstek teoretycznie możliwa jest konwersja energii w materię. Proces ten zademonstrowano w zderzaczach cząstek, gdzie zderzenia wysokoenergetyczne mogą wytworzyć nowe cząstki z energii kinetycznej zderzających się cząstek, często fotonów lub protonów.
Konwersja ta jest zgodna z zasadami kwantowej teorii pola i stanowi istotny obszar badań pozwalający zrozumieć podstawową naturę cząstek i ich interakcji.
Chociaż same fotony nie są uważane za materię ze względu na brak masy spoczynkowej i innych wyróżniających ją właściwości, mogą wykazywać zachowania, które zacierają różnicę między cząstkami i falami. Fotony można opisać jako kwanty promieniowania elektromagnetycznego posiadające energię i pęd, ale nie masę.
W kontekstach, w których energia przekształca się w materię, fotony mogą odegrać znaczącą rolę w inicjowaniu tych procesów poprzez interakcje z innymi cząstkami.
W fizyce teoretycznej i w pewnych warunkach eksperymentalnych fotony można w określonych okolicznościach przekształcić w pary cząstka-antycząstka. Ten proces konwersji wymaga środowiska o wysokiej energii, w którym energia fotonu jest wystarczająca, aby przejawić się jako masa spoczynkowa powstałych cząstek.
Zjawisko to obserwuje się w eksperymentach fizyki cząstek elementarnych i jest przejawem związku pomiędzy energią, masą i podstawowymi siłami rządzącymi interakcjami cząstek we wszechświecie.