Albert Einstein es quizás el científico más famoso del siglo XX. Una de sus teorías más conocidas es la fórmula E=mc2.
A pesar de su familiaridad, mucha gente realmente no entiende lo que significa. ¡Espero que esta explicación ayude!
Una de los grandes descubrimientos de Einstein fue entender que la materia y la energía son formas distintas de la misma cosa. La materia se puede transformar en energía, y la energía en materia.
Por ejemplo, considera un átomo simple del hidrógeno, integrado básicamente por un solo protón. Esta partícula subatomica tiene una masa de
0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 672 kilogramos.
Esta es una masa minúscula. ¡Pero en cantidades normales de materia hay muchos átomos! Por ejemplo, en un kilogramo de agua pura, la masa de los átomos del hidrógeno asciende apenas a unos 111 gramos, o a 0.111 kilogramos.
La fórmula de Einstein nos dice la cantidad equivalente de energía de esta masa si se convirtiera repentinamente en energía. Para encontrar la energía, multiplica la masa por el cuadrado de la velocidad de la luz, este número que es 300.000.000 metros por el segundo (un número muy grande):
E=mc2
= 0.111 x 300.000.000 x 300.000.000
= 10.000.000.000.000.000 julios
¡Ésta es una cantidad increíble de energía! Un julio no es una unidad grande de la energía… Un julio es la enegía que se disipa cuando tiras un libro de texto al suelo. ¡Pero la cantidad de energía en 30 gramos de átomos del hidrógeno es equivalente a cientos de miles de litros de gasolina ardiendo!
¡Si consideras toda la energía de un kilogramo de agua, que también contiene los átomos de oxígeno, el equivalente en energía total está cerca de 10 millones de galones de gasolina!
¿Puede realmente liberarse toda esta energía ? ¿Ha existido siempre?
La única manera para que TODA esta energía sea liberada para un kilogramo de agua es destruirlo completamente. Este proceso implica la destrucción completa de la materia, y ocurre solamente cuando esa materia se enfrenta a una cantidad igual de antimateria, una sustancia integrada por “masa negativa”. La antimateria existe; es observable como partículas subatómicas en descomposición radiactiva, y se ha creado en el laboratorio. Pero es algo que dura poco (!), puesto que se destruye una cantidad igual de materia ordinaria tan pronto como la encuentra. Por esta razón, todavía no se ha hecho en cantidades normales, así que nuestro kilogramo de agua no se puede convertir en energía mezclándola con el “antiagua”. Por lo menos, no todavía.
Otro fenómeno peculiar de las partículas elementales pequeñas como los protones es que se combinan. Un solo protón forma el núcleo de un átomo del hidrógeno. Dos protones se encuentran en el núcleo de un átomo del helio. Así es cómo los elementos se forman, hasta llegar a la sustancia natural más pesada, el uranio, que tiene 92 protones en su núcleo.
Es posible conseguir que dos protones libres (núcleos del hidrógeno) se conviertan en el núcleo del helio. Para ello hay que lanzar los dos protones uno contra otro a una gran velocidad. Este proceso ocurre en el sol, pero también se puede conseguir en la tierra con los lasers, imanes, o en el centro de una bomba atómica. El proceso se llama fusión nuclear.
Lo interesante es que cuando los dos protones se fuerzan para combinar, no necesitan tanta energía (o masa). ¡Dos protones unidos tienen menos masa que dos protones separados!
Cuando los protones se unen, se desprende enrgía. Normalmente asciende a cerca del 7% de la masa total, una cantidad de energía calcualble con la fórmula E=mc2.
Los elementos más pesados que el hierro son inestables. ¡Algunos de ellos son muy inestables! ¡Esto significa que sus núcleos, integrados por muchos protones positivamente cargados, que se repelen, tienden a liberarse. A estos átomos se les denomina radioactivos.
El uranio, por ejemplo, es radiactivo. Cada segundo, muchos átomos en un pedazo de uranio está liberándose al exterior. Cuando sucede esto, los pedazos, que ahora son nuevos elementos (con pocos protones) son MENOS masivos en total que los átomos de uranio originales. ¡La masa adicional desaparece como energía, otra vez se puede calcualr con la fórmula! Este proceso se llama fisión nuclear.
Ambas reacciones nucleares transforman una porción pequeña de su masa en energía. ¡Cantidades grandes de energía! Esta energía es la que producimos. La fusión nuclear es la que activa una cabeza nuclear moderna. La fisión nuclear (menos desarrollada) es la que sucede en una bomba atómica (como las utilizadas en Japón en la IIGM), o en una planta de energía atómica.
Albert Einstein entendía hasta donde se podía llegar con el desarrollo de esta fórmula. Aunque él era pacífico por naturaleza y por la política, ayudó a escribir una carta al presidente de los Estados Unidos, impulsándole a financiar la investigación en el desarrollo de una bomba atómica antes de que los Nazis o Japón desarrollaran primero una. El resultado fue el proyecto de Mahattan, que produjo la primera evidencia tangible de la bomba atómica
Puedes escuchar a Albert Einstein enunciar su famoso teorema : descargar mp3 (104k, zip) aquí.
Tradución del Artículo: E=mc2 explained
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