Wofür steht E=MC Squared?

E=mc zum Quadrat ist die bekannteste Formel der Physik. Sie wird oft als Theorie der Massenenergieäquivalenz bezeichnet. Die meisten Leute wissen, dass Albert Einstein es entwickelt hat, aber nur wenige wissen, was es bedeutet. Im Wesentlichen hat Einstein eine Beziehung zwischen Materie und Energie entwickelt. Sein Genie erkannte, dass Materie in Energie und Energie in Materie umgewandelt werden kann.

Das "E" in der Formel steht für Energie, gemessen in Einheiten namens Erg. Das "m" steht für Masse in Gramm. Das "c" ist die Lichtgeschwindigkeit, gemessen in Zentimetern pro Sekunde. Wenn man die Lichtgeschwindigkeit mit sich selbst multipliziert (quadrat) und dann mit der Masse multipliziert, erhält man eine sehr große Zahl. Es zeigt, dass die Energie, die selbst in einer kleinen Masse gespeichert ist, enorm ist.

Eine Möglichkeit, die Energie in Masse freizusetzen, besteht darin, dass die Atome, aus denen diese Masse besteht, miteinander verschmelzen. Das passiert manchmal in der Natur. Innerhalb eines Sterns können beispielsweise zwei Wasserstoffatome mit so großer Geschwindigkeit zusammengetrieben werden, dass die einzelnen Protonen in ihren Kernen zu einem Heliumatom mit zwei Protonen verschmelzen. Der Prozess wandelt etwa 7 Prozent der ursprünglichen Masse in Energie um. Dies kann mit der Formel E=mc zum Quadrat berechnet werden. Der Vorgang wird als Kernfusion bezeichnet. Wir sehen es in künstlichen Geräten wie Teilchenbeschleunigern und Atombomben.

Eine andere Möglichkeit, die Energie in der Masse freizusetzen, besteht darin, dass Atome innerhalb dieser Masse auseinanderbrechen. Dies kommt auch natürlich in der Natur vor. Uran ist beispielsweise ein radioaktives Element. Das heißt, es fällt auseinander. In seinem Kern befinden sich 92 Protonen. Alle sind positiv geladen und versuchen, voneinander wegzukommen. Dies ist vergleichbar mit zwei Magneten mit der gleichen Polarität, die sich gegenseitig abstoßen. Wenn Uranatome Protonen verlieren, werden sie zu anderen Elementen. Addiert man das Gewicht des neuen Kerns mit dem der ausgestoßenen Protonen, ist das Ergebnis etwas leichter als das ursprüngliche Uranatom. Die verlorene Masse wird in Energie umgewandelt. Aus diesem Grund setzen radioaktive Elemente Wärme und Licht frei. Dies wird als Kernspaltung bezeichnet. Die erzeugte Energie kann auch mit der Formel E=mc zum Quadrat berechnet werden.

Die Protonen und Elektronen, aus denen das Universum besteht, haben „Spiegelbild“-Vetter, die Antiprotonen und Positronen genannt werden; diese Teilchen haben die gleiche Masse, aber entgegengesetzte elektrische Ladung. Wenn ein normales Teilchen mit seinem Antimaterie-Zwilling kollidiert, löschen sie sich interessanterweise gegenseitig aus und verwandeln ihre gesamte Masse in Energie. Wegen E = mc zum Quadrat ist die Energiefreisetzung enorm. Glücklicherweise hat unser Universum sehr wenig Antimaterie, was diese Kollisionen selten macht.

Einsteins Theorie revolutionierte die Sichtweise der Menschen auf das Universum. Es verband die Begriffe Masse und Energie, die zuvor für völlig getrennt gehalten wurden. Einstein zeigte, dass Masse in Energie umgewandelt werden kann und Energie zu Masse werden kann. Wir verstehen jetzt mehr darüber, warum die Sterne leuchten, die Natur von Schwarzen Löchern und die Entstehung des Universums dank E=mc quadriert. Die dunkle Seite der Formel ist ihre Verwendung bei der Entwicklung von Atomwaffen. Tatsächlich war es Einstein selbst, der die Entwicklung der ersten Atombombe vorangetrieben hat, bevor Amerikas Kriegsgegner es konnten.