虚粒子对是由虚粒子与其对应的虚反粒子组成的量子力学现象，遵循
海森堡不确定性原理产生的能量涨落。它们在真空中持续产生并在极短时间内湮灭，这一过程被称为真空涨落。当虚粒子对出现在黑洞事件视界附近时，可能因时空分离导致实粒子产生，形成
霍金辐射并促使黑洞蒸发。
卡西米尔效应和
兰姆位移实验为虚粒子对的存在提供了间接验证，光子传播速度的理论研究也揭示了虚粒子对真空属性的影响。
虚粒子对的产生与湮灭源于量子场论中的真空涨落现象。根据海森堡不确定性原理，真空中允许在普朗克时间量级内存在短暂的能量波动，形成虚粒子与虚反粒子对。这些粒子对在空间同一点产生后迅速湮灭，遵循能量守恒的限制。
在黑洞事件视界附近，
引力势能差异可能导致虚粒子对成员分离。若其中一个粒子落入黑洞而另一个逃逸，逃逸粒子将携带能量成为实粒子，该过程即为霍金辐射的理论基础。
斯蒂芬·霍金在1974年提出这一机制时指出，虚粒子对的持续分离会导致黑洞质量损失并最终蒸发。
卡西米尔效应通过测量两平行金属板间的吸引力，验证了虚粒子对产生的真空极化现象。兰姆位移实验中
氢原子光谱的微小偏移也被证实与虚粒子对的真空涨落有关。
2013年法国物理学家马塞尔·尔本的理论研究表明，虚粒子对的
量子涨落可能影响
真空介电常数，导致
光速出现微小波动。虽然常规实验尚未观测到此类现象，但
伽玛射线暴的观测数据被列为潜在验证手段。
部分理论物理模型提出虚粒子对的
零点能可能构成时空基本结构，并将引力效应归因于不同时空区域的能量密度差异。此类假说尚未获得实验支持，但提供了统一
量子力学与
广义相对论的新研究方向。