Στη φυσική, η παραγωγή ζεύγους είναι αυτό που συμβαίνει όταν ένα φωτόνιο αλληλεπιδρά με τον πυρήνα ενός ατόμου, αντί για το ηλεκτρόνιο, όπως συμβαίνει στις αλληλεπιδράσεις ακτίνων-Χ χαμηλότερου επιπέδου. Το φωτόνιο δίνει την ενέργειά του στον πυρήνα και στη συνέχεια δημιουργεί ένα ζεύγος θετικά και αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων. Το θετικό ηλεκτρόνιο (ποζιτρόνιο) ιονίζεται μέχρι να ενωθεί με ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Τα δύο σωματίδια σκεδάζονται προς αντίθετες κατευθύνσεις.
Η πιθανότητα παραγωγής ζεύγους είναι ανάλογη της ενέργειας των εισερχόμενων φωτονίων και επηρεάζεται από τον ατομικό αριθμό του υλικού. Η παραγωγή ζεύγους συμβαίνει συνήθως με ενεργειακά επίπεδα άνω των 25 MeV. Η παραγωγή ζεύγους συμβαίνει μερικές φορές σε θεραπείες ακτινοθεραπείας με δέσμες φωτονίων υψηλής ενέργειας. Σχετίζεται κάπως με το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.