正电子和负电子湮灭成一对光子

正电子和负电子湮灭成一对光子，是由于它们在相遇时，电荷相反且质量相同，根据能量守恒和动量守恒定律，它们会转化为能量更高的光子。

在物理学中，正电子是一种带正电的粒子，它是电子的反粒子，具有相同的质量但电荷相反。当正电子和负电子（即普通的电子）相遇时，它们会发生湮灭现象，这是一种粒子物理学中的基本过程。

湮灭过程中，正电子和负电子的质能被完全转化为能量，根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，这部分能量以光子的形式释放出来。由于光子是电磁波的一种，它们携带了原本属于电子和正电子的能量和动量。

在湮灭过程中，通常会产生两个光子，而不是一个，这是因为单个光子无法同时满足动量守恒和能量守恒的要求。如果只有一个光子产生，那么系统初始的动量为零（因为正电子和负电子的动量大小相等、方向相反），而单个光子的动量不会为零，这违反了动量守恒定律。因此，为了保持动量守恒，需要产生两个频率和动量大小相等但方向相反的光子。

这两个光子具有相同的能量，但它们的相位可能不同，因此它们在空间中的分布可能不均匀。光子的频率可以通过能量和普朗克常数h以及光速c的关系来计算，即E=hν，其中ν是光子的频率。由于湮灭过程中释放的能量等于正电子和负电子的静止质量能量，我们可以用这个关系来计算光子的频率。

例如，电子和正电子的静止质量大约是9.10938356×10⁻³¹千克，根据质能方程，它们湮灭时释放的能量大约是1.016×10⁻¹⁰焦耳。将这个能量值代入到E=hν中，结合普朗克常数h（约为6.62607015×10⁻³⁴焦耳·秒），我们可以计算出光子的频率。

此外，光子的波长λ与频率ν的关系为c=λν，因此我们也可以通过这个关系计算出光子的波长。这些计算结果可以帮助我们理解正负电子湮灭成光子的物理过程。