איון (פיזיקה)

בפיזיקת חלקיקים, אִיּוּן או אָנִיהִילַצְיָה (Annihilation, מלטינית Annihilatio, השמדה) הוא תהליך בו חלקיק ואנטי-חלקיק מתנגשים במרחב-זמן והופכים לחלקיקים השונים מהמקוריים. כתוצאה מהאיון, נוצר זוג של חלקיק ואנטי-חלקיק חדשים. לחלופין, עשויים להיווצר חלקיקים כמו פוטונים וגלואונים, שאין להם אנטי-חלקיק.

דוגמאות חשובות לתהליכי איון כוללות:

איון של אלקטרון ופוזיטרון, המביא ליצירת זוג פוטונים.
איון של קווארק ואנטיקווארק, המביא ליצירת גלואון.
איון של פרוטון ואנטיפרוטון, המסוגל להביא ליצירת מגוון רחב מאוד של תוצרים פרמיוניים ובוזוניים.

כל תהליך איון חייב לקיים את חוקי השימור הפיזיקליים, כגון שימור המטען החשמלי, האנרגיה, התנע והתנע הזוויתי. אלו הן ארבע דוגמאות לחוק שימור חזק (strong conservation law או exact conservation law), כלומר, חוק שימור שאינו מופר לעולם.

לעומת זאת, קיימים גם גדלים פיזיקליים שחוק השימור שלהם עשוי להיות מופר, כלומר, הם מצייתים לחוק שימור חלש (weak conservation law או approximate conservation law). דוגמה לכך היא השימור של טעם (סוג החלקיק): איון של פרוטון עם אנטיפרוטון (כפי שנעשה, בין היתר, במאיץ החלקיקים LHC) עשוי, תאורטית, להוביל ליצירת פרוטון ואנטיפרוטון חדשים. אולם, מכיוון שהכוח החלש מסוגל לשבור את שימור הטעם, לעיתים קרובות תהליך האיון מביא ליצירת חלקיקים שכלל אינם מהווים פרוטון או אנטיפרוטון – למשל, שני פוטונים, או שני מזונים. יכולתו של הכוח החלש להפיק חלקיקים שונים ומגוונים, כתוצאה מאיון של שני חלקיקים התחלתיים ידועים, היא הניצבת בבסיס פעולתם של מאיצי חלקיקים מחקריים ולמעשה, עליה נשענת כל פיזיקת החלקיקים המודרנית.

התהליך ההפוך מאיון הוא יצירת זוג (pair creation). בתהליך כזה, נוצר זוג של חלקיק ואנטי-חלקיק לאחר תגובה בין שני בוזונים, בעיקר בוזוני כיול כמו הפוטון. על חלקיקים כאלו לא ניתן לומר שהם "מאיינים" זה את זה, שהרי לפוטון אין אנטי-חלקיק. יצירת זוג מכונה גם יצירת חומר (matter creation).