Annihilation (latin - annihilatio:förintelse) inom fysiken avser processer där ensubatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas. Den totalaenergin som frigörs (den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi) omvandlas direkt tillelektromagnetisk strålning och i vissa fall till nya subatomära partiklar. Partikeln och dess antipartikel har exakt motsattakvanttal vilkas summa försvinner, så att också den resulterande skuren av nya partiklar har kvanttal som summerar till noll.
Den enklaste och lägstenergetiska annihilationen är elektron-positron annihilation som kan ge tvåγ-kvanta, var och en med en energi på 511 keV (det kan skrivas symboliskt , e+ + e- → 2γ). Detta gäller exakt endast i det icke-relativistiska gränsfallet (låga rörelseenergier) och kan göras med förhållandevis enkel utrustning i många fysiklaboratorier. Som positronkälla använder manradioaktivabetaplus-strålare, det vill säga material med instabila atomkärnor som sänder ut positroner, till exempelfluor-18. Positronerna skickas mot ett prov där annihilationen sker med någon av de många elektronerna. Den utsända positronen har från början en relativt liten rörelseenergi och blir sedan ytterligare nedbromsad i materialet till ännu lägre hastighet ("termiska energier") där det bildas en "positronium-atom", det vill säga ett positron-elektron par som cirkulerar runt varandra. Positronium har två möjligagrundtillstånd beroende på om positronens och elektronensspinn har samma eller motsatta riktningar. Tillståndet med motriktade spinn, totaltrörelsemängdsmoment 0, kallas "para-positronium" och sönderfaller genom annihilation där två γ-kvanta sänds ut i motsatta riktningar. Vinkeln är dock endast exakt 180° om positroniumsrörelsemängd är noll. Om rörelsemängden är skild från noll blir vinkeln lite annorlunda, vilket kan utnyttjas till exempel för att mäta materialets elektrondensitet. En annan användning finns i denmedicinska tekniken sompositronemissionstomografi. Tillståndet där spinnen har samma riktning, totalt rörelsemängdsmoment 1, kallas "orto-positronium" och sönderfaller i tre γ-kvanta för att det totala rörelsemängdsmomentet måste bevaras.
Om elektronen och positronen först accelereras till motriktade ultra-relativistiska hastigheter i enpartikelaccelerator kan, under bevarande av den totala energin, en myriad av olika partiklar uppstå "ur vakuum". Denna metod användes tidigare vidCERNsLarge Electron-Positron Collider (LEP) för att utforska de fundamentala krafterna och de mikroskopiska teoriernakvantelektrodynamik (eng.quantum electrodynamics, QED),elektrosvag växelverkan ochkvantkromodynamik (eng.quantum chromodynamics, QCD) som tillsammans utgör partikelfysikensstandardmodell).
