Basiswissen

Wofür stehen die Formelzeichen?

• Das E steht für Energie, zum Beispiel in Joule oder Kilowattstunden Energie ↗
  

• Das m steht für Masse, zum Beispiel in Gramm, Kilogramm oder Tonnen Masse ↗
  

• Das c steht für die Lichtgeschwindigkeit, etwa 300000 Kilometer pro Sekunde Lichtgeschwindigkeit ↗
  

Was bedeutet die Formel?

• Sie besagt, dass Masse und Energie ineinander umgewandelt werden können.
  

• Und sie sagt, wie viel Energie man aus wieviel Masse erhält (und umgekehrt).
  

Masse aus Energie: CERN

• Tatsächlich kann man Energie in Masse umwandeln:
  

• Wenn man schnelle Protonen aufeinander prallen lässt, entstehen Bruchstücke.
  

• Die Masse alle Bruchstücke addiert gibt mehr als die Masse der beiden Protonen.
  

• Hier wurde kinetische Energie (Geschwindigkeit) in Masse umgewandelt.^[2]
  

Energie aus Masse: Sonnenbrennen

• Aber auch Masse kann zu Energie werden:
  

• Im Kern der Sonne wird ständig Wasserstoff zu Helium fusioniert.
  

• Dabei werden große Energiemengen - die Sonnenenergie - erzeugt.
  

• Gleichzeitig verliert die Sonne dabei 4 Millionen Tonne Masse pro Sekunde.
  

• Lies mehr unter Sonnenbrennen ↗
  

Energie aus Masse: Radioaktivität

• Bei radioaktiven Prozesse wird Energie frei, meist als Bewegungsenergie.
  

• Gleichzeitig geht dabei Masse der beteiligten Teilchen verloren.
  

• Siehe als Rechenbeispiel dazu die hypothetische Poloniumbombe ↗
  

Energie aus Masse: Atombombe

• Ja, jede Atombombenexplosion, jeder radioaktive Zerfall
  

• Beispielrechnung unter Deuterium-Tritium-Reaktion ↗
  

Supercomputer

Fußnoten

• [1] Eine frühe Betrachtung von der Wandlung (Transmutation) von zum Beispiel Licht in Materie findet sich in Newtons Buch über die Optik: "Are not gross Bodies and Light convertible into one another, and may not Bodies receive much of their Activity from the Particles of Light which enter their Composition? For all fix'd Bodies being heated emit Light so long as they continue sufficiently hot, and Light mutually stops in Bodies as often as its Rays strike upon their Parts, as we shew'd above." Newton beschreibt dann verschiedene "Transmutationen", etwa von Wasserdampf in Eis, von festen Körpern in gasartige Substanzen und derlei mehr. Am Ende stellt er noch einmal die Frage: "And among such various and strange Transmutations, why may not Nature change Bodies into Light, and Light into Bodies?" In: Isaac Newton: OPTICKS: OR, A TREATISE OF THE Reflections, Refractions, Inflections and Colours OF LIGHT. 1730. Dort die "Query 30" auf Seite 375.
  

• [2] "When protons collide, part of their energy is converted into mass, creating showers of new particles". Dass die kinetische Energie von schnellen Protonen in Masse neuer Teilchen umgewandelt werden kann, betrachtet der folgende Artikel über den LHC am CERN bei Genf: E. Gibney: Large Hadron Collider starts doing science again. Nature (2015). Online: https://doi.org/10.1038/nature.2015.17659
  

• [3] Schon Immanuel Kant gebrauchte um das Jahr Formulierungen, die die Materie letzten Endes auf Kräfte - und damit etwas Immaterielles - zurückführten: "Also ist der Widerstand, den eine Materie in dem Raum, den sie erfüllt, allem Eindringen anderer leistet, eine Ursache der Bewegung der letzteren in entgegengesetzter Richtung. Die Ursache einer Bewegung heißt aber bewegende Kraft. Also erfüllt die Materie ihren Raum durch bewegende Kraft und nicht durch ihre bloße Existenz." Mit diesen Worten erklärt Kant die Bedeutung des Wortes Solidität (Festigkeit). In: Kant, Immanuel. 1786. Metaphysische Anfangsgründe der Naturwissenschaft (MAN). Akademie-Ausgabe (AA IV). Hamburg: Felix Meiner Verlag (1997). S. 497. Digitalisat: https://korpora.org/kant/aa04/497.html