既然正反夸克湮灭形成两个光子是电磁衰变的作用，那为何会有 π 介子产生？
不应该在一开始就湮灭了吗？
pi介子的确会衰变，但是衰变也不是啾的一下，也是要遵守基本法的。刻画衰变的量是衰变宽度，一般用 表示。
如果是稳定的粒子，生成了以后它就飞啊飞，你把探测器上的计数统计起来看就是个很窄的峰。当然大部分粒子都是有半衰期的，那么你看到的就是个有些宽度的峰，其宽度 与粒子的寿命直接相关：
，也就是说，
反比与半衰期。
假如粒子的宽度远小与其质量 ，我们认为粒子就是比较稳定的。pi介子的质量是137MeV，其宽度是8 eV。所以还是非常稳定的。
中性pi介子为什么会衰变呢？ @子干 和 @贾璁琝 发生了些争执。 @子干 同学肯定又开始觉得书到用时方恨少了，已经打了个人猜测的标签了。其实他的分析思路是对的。我们按照强、电磁、弱的顺序来分析。
首先，pi介子是最轻的强子。它不可能通过强相互作用衰变到其他强子。 @贾璁琝 同学提到了胶子，对不起，色禁闭不允许末态出现胶子。这条路堵了。
再次，我们看电磁相互作用。取决于量子数，夸克偶素可以通过单光子或双光子衰变。例如， 可以通过单光子（虚光子）中间态衰变为一对正负电子：
，其费曼图为：
类似地，赝标量可以通过双光子衰变，费曼图为：
因此作为赝标量的pi介子，当然也会通过双光子衰变。
不过，pi介子的双光子衰变有点特殊。因为有一个对称性限制了这个衰变，这个对称性是手征对称性，又叫轴性。在零夸克质量极限下，轴电流是守恒的。pi介子是手征对称性的Goldstone玻色子，换句话说，它的存在体现了手征对称性。从中性pi介子变成双光子，违反了手征对称性。当然，夸克并不是没有质量的，因此，这个反应仍然可以存在，只不过应该会被压低： 。
不过这一分析与实验结果并不符合。原因在于手征对称性是经典对称性，在量子情况下会被量子涨落所破坏。这一现象叫做反常(anomaly)，这就是 @贾璁琝 提到的机制。具体而言，轴电流守恒修正为，
右手这项可以写成协变的形式： 。这一结果进行积分，可以发现，这一表达式表示虽然费米子手性不再守恒，但是加上电磁场的螺旋度之后仍然是守恒的。
将手征反常应用到pi介子衰变上，可以得到：
，
可见散射振幅在手征极限下趋于一个非零常数。或者得到衰变宽度： 。
这里的 是运动学因子，与量子反常无关。但也说明，在手征极限性，pi介子衰变到双光子由于动力学效应是不被允许的。当然，夸克是有一定质量的，这允许双光子衰变，主要衰变途径是手征反常。如果没有手征反常，pi介子的衰变宽度会被进一步压低，也就是说pi介子会更加「长寿」。
从今天的故事里，我们学习到做人不能太轴，如果太轴就会出现反常。
致谢：@phoenix bwd 指出了衰变常数的一个错误。
这个问题的关键在于题主对粒子物理过程的理解是有偏差的。
在粒子物理学中，某个过程原则上可以发生并不意味著一定会发生，也不意味著不需要时间就可以立刻发生。
从中性π介子最可能的衰变渠道的费曼图可以看出其确实是通过正反夸克湮灭进行的。但就像电子-正电子碰撞一样，正反夸克相遇时湮灭产生两个光子所对应的概率并不是100%，它们可以形成寿命很短的束缚态。寿命长短取决于衰变所依赖的相互作用类型。
@子干 所提到的ρ介子也同理。虽然ρ介子可以衰变成两个π介子（以及其他衰变模式），但其所对应的概率也并不是100%。形成短暂的束缚态并不是什么让人惊奇的现象。
我想可能是因为作用时间不同（以下仅为个人猜测）。我假设题主说的是 介子。
中的正反u夸克和正反d夸克是通过强相互作用束缚在一起的，是强相互作用的束缚态，但是
又是最轻的强子，无法通过强相互作用衰变的，只能通过电磁相互作用衰变，
到双光子的衰变
的衰变比有98.8%。
通过强相互作用束缚在一起，通过电磁相互作用衰变。这两种相互作用的作用强度明显不同，典型的作用时间也有很大差距[1]：
- 强相互作用，相互作用常数
，力程
，典型作用时间
;
- 电磁相互作用，相互作用常数
，力程
，典型作用时间
可以看到，电磁相互作用的作用时间远远大于强相互作用的作用时间。直观的来讲，正反夸克相遇的时候，用了 左右的时间就形成了
介子，此时电磁相互作用还没有反应过来，还在酝酿当中。大约过了
时间后，电磁相互作用开始发挥作用，导致了
介子衰变。
这一点也可以通过 平均寿命看出来[2]， 介子的平均寿命为
，跟电磁相互作用的作用时间非常相近（这是肯定的），作为对比，通过弱相互作用衰变的
平均寿命则为
，这是因为弱相互作用的强度远远小于电磁相互作用强度，因此通过弱相互作用衰变的
平均寿命就会长很多。再作为对比，可以看一下通过强相互作用衰变的
介子[3]，其平均寿命则只有
，跟强相互作用的作用时间很相近，非常短了。
不过，上面的叙述是有一定的不自洽性的，因为 介子通过强相互作用束缚在一起，由通过强相互作用衰变，则又回到了题主的问题，即
介子为什么会形成呢？因为本人不是做强子方面的，所以这一点我也回答不好。但是根据上面的叙述，猜测束缚态的形成和衰变是由强相互作用的两种不同方面分别导致的。如有错误还望知友指出，也希望有更专业的知友补充。
我的上一个回答( ?￣??￣?)σ? 我的下一个回答
参考
- ^杜东生，杨茂志. 粒子物理导论
- ^https://en.wikipedia.org/wiki/Pion#Neutral_pion_decays
- ^https://en.wikipedia.org/wiki/Rho_meson
可是就算可以湮灭的正反粒子对，一样可以存在待衰变的介子啊，正负电子湮灭前，也存在一个亚稳态，相当于氢原子的基态（质子换成正电子）。当然，质子不会和电子湮灭，不过就算会湮灭这个态依然是存在的，只不过是亚稳态。
pi0介子的两个夸克电色味完全相反，我理解其衰变过程就是两个夸克的距离由1变成0。因为信息（能量）守恒，这一过程的信息必须传递给外界，如果很近的距离还有个夸克（第三者夸克），这些信息可能通过强力传递给这个夸克，如果没有，那就只能通过电磁力传递给远方的某个带点粒子（光子的产生和接收在一条类光上，可以认为是同时发生的）
不赞同 @子干 的答案，原因有二：
- 他认为是电磁作用强度弱而强相互作用强度大从而为pi的生存赢得了时间差。然而实际上，正反夸克湮灭并不一定要走电磁通道，它们也可以强湮灭，产额是两个胶子，这个过程非常快，如果它发生的话绝对不会有介子活下来。
- 在纯经典极限，即hbar趋零下，pi^0双光子衰变是永远不会发生的，因为这个反应的基底是chiral anomaly，是一个纯量子现象。也就是说，如果这个世界是经典的，哪怕电磁相互作用再强、作用时间再短，pi^0仍然是稳定的。
至于介子为何是（强）稳定的，答案很简单，因为他们就是稳定束缚态。这就和原子为何是稳定的一个道理，按理说原子核的正点荷与电子的负电荷可以中和导致原子核塌缩啊，但为何不发生呢？因为原子就是这么一个稳定的束缚态。更贴切的例子是正负电子偶素，为何正负电子会绕著对方舞蹈而不是湮灭成光子呢？因为正负电子偶素也是一个稳定的束缚态。在实际计算中，这些稳定的束缚态对应于传播子&
