Vsebina
E = mc kvadrat je najbolj znana formula v fiziki. Pogosto ga imenujejo teorija masovne energijske enakovrednosti. Večina ljudi ve, da jo je razvil Albert Einstein, le malo pa jih ima pojma, kaj to pomeni. V bistvu je Einstein iznašel odnos med materijo in energijo. Njegov genij je spoznal, da se lahko materija spremeni v energijo in energija v materijo.
Identifikacija
"E" v formuli pomeni energijo, merjeno v enotah, imenovanih ergs. "M" predstavlja maso v gramih. "C" je hitrost svetlobe, izmerjena v centimetrih na sekundo. Ko se hitrost svetlobe pomnoži sama (v kvadratu) in pomnoži z maso, je rezultat zelo veliko število. Pokaže, da je energije, shranjene v celo majhni količini mase, ogromno.
Fuzija
Eden od načinov za sproščanje mase energije je, da se atomi, ki sestavljajo to maso, zlijejo skupaj. To se včasih zgodi v naravi. Na primer, v zvezdi se lahko dva atoma vodika poganjata skupaj s tako veliko hitrostjo, da se posamezni protoni v svojih jedrih zlijejo skupaj, da tvorijo atom helija z dvema protonoma. Proces pretvori približno 7 odstotkov prvotne mase v energijo. To lahko izračunamo s kvadratom formule E = mc. Postopek se imenuje jedrska fuzija. Vidimo ga v umetnih napravah, kot so pospeševalci delcev in jedrske bombe.
Fisija
Drug način za sproščanje mase energije je, da se atomi znotraj te mase razidejo. Tudi v naravi se to dogaja. Uran je na primer radioaktivni element. To pomeni, da se razpada. V njenem jedru je 92 protonov. Vsi so pozitivno nabiti in se poskušajo pobegniti drug od drugega. To je podobno kot dva magneta z enako polarnostjo, ki se odbijata. Ko atomi urana izgubijo protone, postanejo drugi elementi. Če seštejete težo novega jedra s težo izgnanih protonov, je rezultat nekoliko lažji od prvotnega uranovega atoma. Izgubljena masa se spremeni v energijo. Zaradi tega radioaktivni elementi sproščajo toploto in svetlobo. Temu rečemo jedrska cepitev. Ustvarjeno energijo lahko izračunamo tudi s kvadratom formule E = mc.
Materija in antimaterija
Protoni in elektroni, ki sestavljajo vesolje, imajo »zrcalno podobo« bratranci, imenovani antiprotoni in pozitroni; ti delci imajo enako maso, vendar nasproten električni naboj. Zanimivo je, da ko se normalen delček trči v njegovo dvojčico proti mačji, se med seboj obrišejo, tako da vso svojo maso pretvori v energijo. Zaradi kvadrata E = mc je sproščanje energije ogromno. Na srečo ima naše vesolje zelo malo antimaterije, zato so ta trka redka.
Zgodovina
Einsteinova teorija je spremenila način, kako so ljudje gledali na vesolje. Pridružila se je pojmom mase in energije, za katere se je prej mislilo, da so popolnoma ločeni. Einstein je pokazal, da se masa lahko spremeni v energijo in energija lahko postane masa. Zdaj bolj razumemo, zakaj zvezde svetijo, naravo črnih lukenj in ustvarjanje vesolja zahvaljujoč E = mc kvadraturi. Temna stran formule je njena uporaba pri razvoju jedrskega orožja. Pravzaprav je bil sam Einstein tisti, ki je pozval k razvoju prve atomske bombe, še preden so se lahko Američani vojni sovražniki znali.