La creación de nuevas partículas en colisiones de alta energía, a menudo utilizada para sondear interacciones fundamentales.La producción de partículas se refiere a la creación de nuevas partículas a partir de energía, típicamente en colisiones de alta energía o mediante interacciones con campos. Este proceso es fundamental para la física de partículas, ya que permite a los científicos sondear los componentes básicos de la materia y las fuerzas que los gobiernan. Cuando las partículas colisionan a altas velocidades, la energía cinética puede convertirse en masa, produciendo nuevas partículas que pueden ser inestables y desintegrarse rápidamente, dejando rastros que los detectores capturan. Así fue como se descubrió el bosón de Higgs y cómo se estudian las propiedades de los quarks y los gluones.
El concepto surgió con el desarrollo de los aceleradores de partículas a mediados del siglo XX, y las primeras antipartículas se produjeron en experimentos con rayos cósmicos en la década de 1930. El modelo estándar de la física de partículas, que describe la producción de partículas, se formuló en la década de 1970.
En una colisión, la energía disponible en el sistema del centro de masas puede superar la masa en reposo de partículas más pesadas, permitiendo que se creen mediante E=mc². Las partículas recién creadas salen disparadas, y sus trayectorias, energías y productos de desintegración se miden con detectores. En algunos casos, las partículas también pueden producirse a partir de fluctuaciones del vacío en campos electromagnéticos o gravitatorios intensos, un fenómeno que se ha observado en colisiones de iones pesados y que se teoriza que ocurre cerca de los agujeros negros.
La producción de partículas se utiliza en las tomografías por emisión de positrones (PET) en medicina, donde los positrones se producen por desintegración radiactiva, y en la terapia de partículas para el tratamiento del cáncer, donde las partículas aceleradas crean partículas secundarias que dañan los tumores.
En las colisiones de alta energía en el Gran Colisionador de Hadrones, la densidad de energía es tan alta que se crea brevemente un estado de la materia llamado plasma de quarks y gluones, que existió microsegundos después del Big Bang.
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