Tartalom
E = mc négyzet a fizika leghíresebb képlete. Ezt gyakran a tömeg-energia egyenértékűség elméletének nevezik. A legtöbb ember tudja, hogy Albert Einstein kifejlesztette, de kevesen tudják, mit jelent. Alapvetően Einstein az anyag és az energia kapcsolatával jött létre. Zseni felismerte, hogy az anyag energiává válhat, az energia anyaggá.
Azonosítás
A képletben az "E" az energiát jelöli, mértékegysége az ergs. Az "m" tömeget jelöli grammban. A "c" a fény sebessége, másodpercenként centiméterben mérve. Ha a fénysebességet megszorozzuk (négyzet), majd megszorozzuk a tömeggel, az eredmény nagyon nagy szám. Ez azt mutatja, hogy a kis mennyiségű tömegben is tárolt energia hatalmas.
magfúzió
A tömegben lévő energia felszabadulásának egyik módja az, hogy az atomok összekapcsolódjanak. Ez a természetben néha megtörténik. Például egy csillagon belül két hidrogénatomot hajthatunk végre olyan nagy sebességgel, hogy a magok egyetlen protonjai összeolvadva képezzenek egy héliumatomot két protonnal. A folyamat az eredeti tömeg kb. 7% -át energiává változtatja. Ezt kiszámíthatjuk az E = mc négyzet képletével. A folyamatot magfúziónak nevezik. Látjuk az ember alkotta eszközökben, például részecskegyorsítókban és nukleáris bombákban.
Maghasadás
A tömegben lévő energia felszabadításának másik módja az, hogy a tömegben lévő atomok szétesjenek. Ez természetesen a természetben is előfordul. Az urán például radioaktív elem. Ez azt jelenti, hogy szétesik. A magjában 92 proton található. Mindegyikük pozitív töltöttséggel bír, és megpróbál megszabadulni egymástól. Ez hasonló a két mágneshez, amelyek azonos polaritásúak és taszítják egymást. Amikor az uránatomok protonokat veszítenek, azok más elemekké válnak. Ha összeadjuk az új mag tömegét a kidobott protonok súlyával, az eredmény kissé könnyebb, mint az eredeti uránatomnál. Az elveszett tömeg energiává válik. Ez az oka annak, hogy a radioaktív elemek hőt és fényt bocsátanak ki. Ezt atommaghasadásnak nevezik. A létrehozott energia kiszámítható az E = mc négyzet képlettel.
Anyag és az antianyag
Az univerzumot alkotó protonok és elektronok „tükörképe” unokatestvéreikkel rendelkeznek, amelyeket antiprotonoknak és pozitronoknak hívnak; ezeknek a részecskéknek azonos a tömege, de ellentétes az elektromos töltésük. Érdekes, hogy amikor egy normál részecske ütközik az antianyag ikerével, akkor egymást törlik, és tömegüket energiává változtatják. Az E = mc négyzet miatt az energiakibocsátás óriási. Szerencsére a világegyetemünkben nagyon kevés antianyag van, így ezek az ütközések ritkák.
Történelem
Az Einsteins-elmélet forradalmasította azt a módot, ahogyan az emberek a világegyetemet nézték. Csatlakozott a tömeg és az energia fogalmához, amelyeket korábban teljesen különválasztottak. Einstein megmutatta, hogy a tömeg energiává válhat, és az energia tömeggé válhat. Most jobban megértjük, miért világítanak a csillagok, a fekete lyukak jellege és az univerzum teremtése az E = mc négyzetének köszönhetően. A képlet sötét oldala a nukleáris fegyverek fejlesztésében való felhasználása. Valójában maga Einstein sürgette az első atombomba kifejlesztését, még mielőtt az amerikai háború ellenségei képesek lennének.