선이 물질에 충돌할 때 전자(일랙트론)와 그 반입자(反粒子)인 양전자(陽電子 ; 포지트론)가 쌍으로 발생하는 과정. 선의 광자(光子) 1개가 전자 · 양전자쌍으로 전화하는 과정은 진공 속에서는 에너지 · 운동량보전법칙 때문에 실제로는 생길 수 없다.

전자쌍이 생성되기 위해서는 물질 증의 전자기장(電磁氣場 ; 예컨대 원지핵 둘레의 쿨롱 전기장)의 존재가 필요하다.

전자쌍 생성과정은 미국의 원자물리학자 C. D. 앤더슨이 우주선(宇宙線)을 C. T. R. 윌슨의 안개상자로 관측하다가 처음으로 확인했다(1932).

이것은 P. A. M. 디랙의 상대론적인 전자의 파동방정식과 구멍이론(1928)에서의 예언을 실험적으로 확증한 것이다.

그의 이론에 의하면 진공은 음(陰)에너지의 전자가 파울리의 배타원리에 의해 완전히 차 있는 상태인데, 충분한 에너지의 광자에 의해 진공속의 전자 1개가 양(陽)에너지 상태로 튀어나오게 되어 진공 속에 빈 구멍이 생긴다.

이것이 전자쌍 생성으로 관측된다.

반대로 양에너지의 전자가 진공 속의 빈 구멍과 상쇄해 광자로 전화한다.

즉, 쌍소멸이 생긴다.

스핀과 전하의 크기가 전자와 같지만 질량이 큰 뮤온이나 양성 자에 대해서도 선의 에너지가 충분히 크면 입자 · 반입자의 쌍생성이 생긴다.