Işığın temel parçacıkları olan fotonların kütlesi yoktur. Bununla birlikte, belirli koşullar altında fotonlar, elektron-pozitron çiftleri gibi parçacık-antiparçacık çiftlerini üretmek üzere etkileşime girebilir. Bu süreç, fotonların maddeye dönüşmek için yeterli enerjiye sahip olduğu yüksek enerjili ortamlarda meydana gelir. Einstein’ın E=mc2E = mc^2E=mc2 denklemiyle yönetilen bu olay, enerjinin (yüksek enerjili fotonlar biçiminde) nasıl maddeye dönüşebileceğini göstermektedir.
Fotonların kendileri madde olarak kabul edilmezler çünkü geri kalan kütleleri yoktur ve yer kaplamazlar, ancak etkileşimleri yoluyla dolaylı olarak maddenin oluşumuna katkıda bulunabilirler. Bu etkileşimler parçacık hızlandırıcılarında veya fotonların durgun kütleli parçacıklara dönüşerek maddeyi oluşturduğu evrendeki yüksek enerjili olaylar sırasında meydana gelebilir.
Parçacık fiziğinde enerjiyi maddeye dönüştürmek teorik olarak mümkündür. Bu süreç, yüksek enerjili çarpışmaların, çarpışan parçacıkların kinetik enerjisinden, genellikle fotonlar veya protonlardan yeni parçacıklar üretebildiği parçacık çarpıştırıcılarında gösterilmektedir. Bu dönüşüm, kuantum alan teorisinin ilkelerini takip eder ve parçacıkların temel doğasını ve etkileşimlerini anlamada önemli bir çalışma alanıdır.
Fotonların kendileri, durgun kütleleri ve maddenin diğer ayırt edici özelliklerinden dolayı madde olarak kabul edilmese de, parçacıklar ve dalgalar arasındaki ayrımı bulanıklaştıran davranışlar sergileyebilirler. Fotonlar, enerjiye ve momentuma sahip olan ancak kütlesi olmayan elektromanyetik radyasyon kuantumu olarak tanımlanabilir. Enerjinin maddeye dönüştüğü bağlamlarda fotonlar, diğer parçacıklarla etkileşimleri yoluyla bu süreçlerin başlatılmasında önemli bir rol oynayabilir.
Teorik fizikte ve belirli deneysel koşullarda, fotonlar belirli koşullar altında parçacık-antiparçacık çiftlerine dönüştürülebilir. Bu dönüşüm süreci, fotonun enerjisinin, ortaya çıkan parçacıklar için dinlenme kütlesi olarak tezahür etmeye yeterli olduğu, yüksek enerjili bir ortam gerektirir. Bu fenomen parçacık fiziği deneylerinde gözlemlenir ve enerji, kütle ve evrendeki parçacık etkileşimlerini yöneten temel kuvvetler arasındaki ilişkinin bir tezahürüdür.
