E=mc2

8. April 2017, 21:58

Energie ist Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat - Die "berühmteste Formel der Welt" bringt die Äquivalenz von Materie und Energie zum Ausdruck und gibt die quantitativen Verhältnisse bei der Umwandlung von der einen in die andere Form wider.

Als eine Konsequenz der neuen, radikalen kinematischen Ansätzen der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) unter den Bedingungen der unveränderlichen Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, erweist sich, dass Materie und Energie (Licht, Strahlung) nicht zwei getrennte "Seinselemente" sind, die nichts mit einander zu tun hätten.

Sie sind gleichsam die beiden Seiten einer Münze: Aus Strahlung kann Materie "ausfrieren", ebenso wie umgekehrt Materie in Energie zerstrahlen kann. Jedem materiellen Teilchen ist damit ein "Energieäquivalent" zuordenbar, umgekehrt dem energetischen Gehalt von Strahlung ein "Masseäquivalent".

Bemerkenswert ist der ungeheure Proportionalitätsfaktor c2 (Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat, eine Milliarde Stundenkilometer mal eine Milliarde Stundenkilometer). Er bedeutet, dass schon sehr geringe Massen "enorme" Mengen an Strahlung respektive Energie ergeben.

Natürliche und künstliche Kernprozesse

Als Einstein die SRT veröffentlichte, war dies alles indes eine rein theoretische Annahme. Erst zwei Jahrzehnte später wurde klar, dass ihm essentielle reale Bedeutung zukommt: Die Strahlung der Sonne und die aller anderen Sterne beruht auf der Zerstrahlung von Materie. Erstaunliche vier Tonnen Masse pro Sekunde setzt die Sonne bei Kernprozessen in Strahlungsenergie um. Anders gesagt, vier Tonnen Masse verliert sie in jeder Sekunde und gibt sie als sichtbares Licht und andere Strahlung ab.

Eine zu Beginn des 20. Jahrhunderts ebenfalls nicht absehbar gewesene Variante ist, dass solche Kernprozesse auch künstlich in Gang gesetzt werden können. Es stellt heute die Basis sowohl von Atombomben wie auch Atomkraftwerken dar. 1938 wurde von Otto Hahn und Fritz Strassmann erstmals die Kernspaltung technisch initiiert, bei der Erklärung und Einordnung der Phänomene kommt der jüdisch-österreichischen Physikerin Liese Meitner die zentrale Rolle zu. (Die Vergabe des Nobelpreises an Hahn/Strassmann, ohne Meitner zu berücksichtigen, ist wohl eine der größten "Ungerechtigkeiten" in der Geschichte des Physik-Nobelpreises.)

Ein zentraler Begriff dabei ist der "Massedefekt": die verminderte Masse des Produkts eines Kernprozesses gegenüber der Masse der Ausgangsmaterialien. Heute wissen wir, dass letztlich jegliche Strahlung, bis hin zum Brennen einer Kerze, ein Zerstrahlen von Masse darstellt: Auch bei der Kerze ist die Gesamtmasse nach der Energieabgabe geringer, als die Masse der unverbrannten Kerze, wenn dies auch dank des enormen Faktors c² unmessbar bleibt.