Die Formel E=mc^2 ist wohl die bekannteste Formel der Physik. Sie beschreibt die Energie-Masse-Äquivalenz. Die Gleichung sagt, dass Masse und Energie ineinander umgewandelt werden können. Durch den hohen Wert der Lichtgeschwindigkeit c werden schon bei der Umwandlung geringer Massen enorme Energiemengen frei. Das bedeuted also, dass Masse eigentlich nichts anderes ist als auch eine Form von Energie, wenn auch in anderer Form.

Bei der Atombombe haben alle nach der Explosion gemessenen Endprodukte eine geringere Masse als die Bombe vor der Explosion. Die Massendifferenz wurde in Energie umgewandelt. Beim radioaktiven Zerfall haben die entstehenden Atomkerne eine geringere Masse als der Ausgangskern. Die Massendifferenz wurde in Energie umgewandelt. Bei der Kernfusion hat der entstehende Atomkern eine geringere Masse als die Ausgangskerne. Die Massendifferenz wurde in Energie umgewandelt.

Wikipedia Stichworte:

Energie-Masse-Äquivalenz, Atombombe, Kernspaltung, Kernfusion

Energie ist eine Form der Masse und umgekehrt: Energie kann in Masse umgewandelt werden und Masse kann in Energie umgewandelt werden.

Die Formel E=mc2 beschreibt dieses Phänomen mathematisch.  Man kann mit der Formel also berechnen, wie viel Energie in einer Masse steckt, die Formel ist quasi ein Umrechnungsfaktor. Wir sprechen von Energie-Masse-Äquivalenz. Sie wurde 1905 von Albert Einstein aufgestellt.

E … Energie
m … Masse
c … Lichtgeschwindigkeit 300. 000 km/s

Einstein war hierbei nichtmal der erste, welcher sich Gedanken zu diesem Zusammenhang machte. Schon früher hat man beobachtet, dass Elektronen in bewegtem Zustand eine höhere Masse bestzen als unbewegte.

Wann und wie wird Materie nun also zu Energie? Dieser Prozess spielt sich tagtäglich im wahrsten Sinne des Wortes um uns herum ab: in allen Sternen des Universums, welche Wasserstoff zu Helium verbrennen (das ist die Kernfusion) und dadurch Energie abstrahlen. Das entstehende Heliumteilchen ist leichter als das Wasserstoffteilchen. Die Teilchen verlieren also an Masse, und Energie wird frei. Die Verlorene Energie ist Bindungsenergie.

Und wann wird Energie zu Masse? Diesen Vorgang können wir uns nicht so leicht vorstellen, doch auch er findet tagtäglich statt, zum Beispiel in Teilchenbeschleunigern, in denen man Elemntarteilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Es sind so hohe Energien im Spiel, dass daraus neue Elementarteilchen entstehen können.

Ein informatives Video:
https://www.youtube.com/watch?v=ROr_iTqIg2E

Auch wenn eine Atombombe explodiert, sind alle entstehenden Einzelteilchen etwas leichter als die unexplodierte Bombe. Diese Masse fehlt – sie wurde in Energie umgewandelt, nach E=mc2. Da c so groß ist, ist auch die entstehende Energie riesig, wenn auch nur ein paar Gramm Masse umgewandelt werden.

Sowie bei der Kernspaltung sind die addierten Masse der entstehenden Atome kleiner als die Masse des Ausgangsatome. Die Massendifferenz wurde in Energie umgewandelt.

Bei der Kernfusion ist die Masse der Ausgangsatome größer als die Masse des entstehenden Atoms. Die Massendifferenz wurde in Energie umgewandelt.

1. Video

Alpha Centauri: Was ist Bindungsenergie?

http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=040512.rm

2. Video

Alpha Centauri: Wann gilt E=mc2?

http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=060621.rm