Bei Temperaturen von mindestens 10¹⁰ K befinden sich Photonen und Elementarteilchen durch ständige Umwandlungen ineindander im thermischen Gleichgewicht:

Im thermischen Gleichgewicht werden ganau so viele Teilchen erzeugt wie zerstört.

Es wurden also genauso viele Elektron-Positron-Paare gebildet wie zerstört. Die Anzahl dieser Teilchen ist somit gleich der Photonenanzahl.

Sinkt die Temperatur unter einen gewissen Wert (Schwellentemperatur), können solche Paare nicht mehr erzeugt werden. Die Umwandlungen laufen nur noch in eine Richtung. Elektronen und Positronen vernichten sich solange bis es keine solchen Paare mehr gibt. Dadurch entstehen immer mehr Photonen.