Basiswissen

Verlust von Masse bei Vereinigung oder Spaltung von Kernbausteinen: Wenn man zwei Protonen zu einem Heliumkern verschmilzt, dann wiegt der neue Heliumkern weniger als die Summe der beiden vorherigen Protonen. Die fehlende Masse wurde nach der Formel E=mc² in Energie umgewandelt und entspricht rechnerisch der sogenannten Bindungsenergie.^[1] Gleiches gilt für die Spaltung mancher schwerer Nuklide: die Bruchstücke wiegen in Summe weniger als das Ausgangsnuklid. (Als Nuklid bezeichnet man den Kern eines Atoms ohne Elektronenhülle gedacht.)

Hat Licht Masse?

Es ist eine interesssante Frage: wenn die Sonne unablässig riesige Mengen an Licht und Wärme in den Weltraum um sie herum abstrahlt, wird sie dann mit der Zeit "leichter", verliert sie also an Masse? Diese Vermutung hatte schon im Jahr 1795 ein Astronom in England:

ZITAT:

"Vielleicht geben die vielen Kometen der Sonne zurück, was sie durch die Abstrahlung von Licht verliert."^[2]

Der Astronom Wilhelm (William) Herschel konnte im Jahr 1795, die Zeit der französischen Revolution, der Piraten in der Karibik und genau 150 Jahre vor der Zündung der ersten Atombombe im Jahr 1945 noch nichts von nuklearen Vorgängen erahnen. Aber Herschel stellte sich in Einklang mit Newtons Theorie Licht als einen Strom von Teilchen vor.^[6] Und so schien es ihm wohl naheliegend gewesen zu sein, dass die Sonne fortlaufend Masse verliert, die aber durch die Masse von auf sie stürzenden Kometen ausgeglichen wird.

Tatsächlich hat Lich keine (Ruhe)Masse. Aber nach Einstein sind Energie und Masse ineinander überführbar. Aus Masse kann man Energie und damit Licht machen. Und Licht kann also ursprünglich Masse gewesen sein. Und so ist Herschels Gedanke doch zumindest eine gute Intuition gewesen. Denn die abgestrahlte Energie der Sonne zehrt tatsächlich über den Massendefekt an ihrer Masse. Pro Sekunde sind es immerhin 4000 Tonnen. Das entspricht von der Masse her einem eisernen Würfel mit einer Kantenlänge von etwa 8 Metern. Die physikalische Grundlage für diesen Massendefekt ist vor allem die sogenannte Deuterium-Tritium-Reaktion ↗

Fußnoten

[1] Zum Massendefekt und der Bindungsenergie von Atomkernen: "Nähern sich zwei Körper, zwischen denen anziehende kräfte wirken, so führt dies zu einer Senkung der Gesamtenergie, wie dies z. B. beim Wasserstoffatom der Fall ist, wenn sich ein Elektroin einem Proton nähert und ein H-Atom entsteht. Dementsprechend muss beim Aufbau der Atomkerne aus Nukleonen die sogenannte Bindungsenergie EB freigesetzt werden." Diese Bindungsenergie, so das Schulbuch sinngemäß weiter, muss der Massendifferenz entsprechen, die mit der Formel E=mc² berechnet wird. In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort das Kapitel 13.1.4 "Bindungsenergie der Atomkerne" auf Seite 484. Siehe auch Bindungsenergie ↗

[2] Dass das abgestrahlte Licht der Sonne mit einem Masseverlust einhergehen könnte, vermutete schon im Jahr 1795 der deutsch-britische Astronom Wilhelm (William) Herschel. Die Übersetzung stammt von mir, das englische Original ist: "That the emission of light must waste the sun, is not a difficulty that can be opposed to our hypothesis. Many of the operations of Nature are carried on in her great laboratory which we cannot comprehend. Perhaps the many telescopic comets may restore to the sun what is lost by the emission of light." In: Edward S. Holden: Sir William Herschel. His Life and Works. quote from his paper "Nature and Construction of the Sun and Fixed Stars" (1794).

[3] "Herschel accepted, as did all his contemporaries, the Newtonian or corpuscular theory of light." In: Edward S. Holden: Sir William Herschel. His Life and Works. Neu York. 1880. Dort in den Fußnoten auf Seite 213. Online: https://www.gutenberg.org/cache/epub/29031/pg29031-images.html