E = mc squared er den mest berømte formel i fysik. Det omtales ofte som teorien om massenergiækvivalens. De fleste mennesker ved, at Albert Einstein udviklede det, men få har nogen idé om, hvad det betyder. I det væsentlige kom Einstein med et forhold mellem stof og energi. Hans geni var at indse, at stof kan omdannes til energi og energi til stof.
Identifikation
"E" i formlen står for energi målt i enheder kaldet ergs. "M" repræsenterer masse i gram. "C" er lysets hastighed målt i centimeter pr. Sekund. Når lysets hastighed ganges med sig selv (kvadratisk) derefter ganget med massen, er resultatet et meget stort antal. Det viser, at energien, der er lagret i selv en lille mængde masse, er enorm.
Fusion
En måde, hvorpå energien i masse frigøres, er at atomerne, der udgør massen, smelter sammen. Dette sker nogle gange i naturen. For eksempel i en stjerne kan to atomer af brændstof drives sammen med så stor hastighed, at de enkelte protoner i deres kerner smelter sammen og danner et heliumatom med to protoner. Processen omdanner ca. 7 procent af den oprindelige masse til energi. Dette kan beregnes med formlen E = mc i kvadrat. Processen kaldes nuklear fusion. Vi ser det i menneskeskabte enheder som partikelacceleratorer og atombomber.
Fission
En anden måde, hvorpå energien i masse frigøres, er at atomer inden for den masse adskiller sig. Dette forekommer også naturligt i naturen. For eksempel er uran radioaktivt element. Det betyder, at det falder fra hinanden. Der er 92 protoner i dens kerne. Alle er positivt ladede og prøver at komme væk fra hinanden. Dette svarer til to magneter med samme polaritet, der afviser hinanden. Når uranatomer mister protoner, bliver de andre elementer. Når du lægger vægten af den nye kerne sammen med de udkastede protoner, er resultatet lidt lettere end det oprindelige uranatom. Den mistede masse omdannes til energi. Derfor frigiver radioaktive elementer varme og lys. Dette kaldes nuklear fission. Den oprettede energi kan også beregnes med formlen E = mc i kvadrat.
Materie og antimaterie
Protonerne og elektronerne, der udgør universet, har "spejlbillede" fætre kaldet antiprotoner og positroner; disse partikler har samme masse, men modsat elektrisk ladning. Interessant nok, når en normal partikel kolliderer med dens antimateriale tvilling, tørrer de hinanden ud og omdanner al deres masse til energi. På grund af E = mc i kvadrat er energifrigørelsen enorm. Heldigvis har vores univers meget lidt antimateriale, hvilket gør disse kollisioner sjældne.
Historie
Einsteins teori revolutionerede den måde, hvorpå mennesker så universet. Det sluttede sig til forestillingerne om masse og energi, som man tidligere troede var helt adskilte. Einstein viste, at masse kan omdannes til energi, og energi kan blive masse. Vi forstår nu mere om, hvorfor stjernerne skinner, naturen af sorte huller og skabelsen af universet takket være E = mc kvadratisk. Den mørke side af formlen er dens anvendelse i udviklingen af atomvåben. Faktisk var det Einstein selv, der opfordrede til udviklingen af den første atombombe, før Amerikas krigsfjender kunne.