粒子产生（pair production）在原子核物理学中指的是基本粒子和其反粒子的创生，例如，电子和其反粒子正子，μ子与反μ子，τ子与反τ子。通常当一个光子或另外一个中性玻色子，与原子核或另外一个中性玻色子或甚至自己本生相互作用时，会发生成对产生。在原子核里，一个高能量光子会因成对产生而形成电子和正子对偶。这过程必须遵守能量守恒定律和动量守恒定律。生成的粒子的所有其它守恒量（例如角动量、电荷量、轻子数）都必须总和为零。根据质能转换公式，光子的能量必需等于两个电子的质量，其中一半转换成电子，另一半则转换成正电子。当然，只要光子的能量符合的话，形成其它质量更大的也可以（像是μ子、τ子等）。光子与物质相互作用的概率随着光子能量的增加而增加，并且近似原子数的平方近似增加。

对于具有高光子能量（MeV等级和更高）的光子，粒子产生是物质与光子相互作用的主要模式。这些相互作用首先在帕特里克·布莱克特的反控制云室中被观察到，因此得到了1948年诺贝尔物理学奖。如果光子靠近原子核，则光子的能量可以转化为电子 - 正电子对。光子的能量通过爱因斯坦方程E = mc^2转换成粒子的质量;其中E是能量，m是质量，c是光速。光子必须具有比用于生产的电子和正电子（2×0.511MeV = 1.022MeV）的其余质量之和的更高的能量。光子必须在核附近才能满足动量守恒，因为在自由空间中产生的电子 - 正电子对不能同时满足能量守恒和动量。因此，当发生配对生产时，原子核受到一些反冲。这个过程的反过程是电子正电子湮灭。

粒子产生用来预测假设霍金辐射的存在。根据量子力学，粒子对作为量子泡沫不断出现和消失。在强引力潮汐地区，有时可能将两哥粒子相互湮灭，当这种情况发生在黑洞周围的区域时，一个粒子可以逃逸，而其对应的反粒子被黑洞捕获。

粒子产生也是假设的对不稳定超新星类型的恒星爆炸背后的机制，其中对产生突然降低超星型内的压力，导致部分内爆，然后爆炸性热核燃烧。 超新星SN 2006gy被假设为粒子产生超新星。