Masse-Energie-Äquivalenz-Rechner

Masse und Energie sind zwei Formen desselben: Eine Masse m enthält eine Energie, die gleich dieser Masse mal dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit ist. Weil c = 299792458 m/s beträgt, ist der Faktor c² etwa 9 × 10¹⁶, sodass schon eine winzige Masse einer riesigen Energiemenge entspricht. Ein Kilogramm ergibt 89875517873681760 J.

Der Term c² macht die Energie so groß. Die Lichtgeschwindigkeit ist bereits eine große Zahl, ihr Quadrat ergibt etwa 9 × 10¹⁶ m²/s². Deshalb setzen Kernprozesse, die nur einen winzigen Bruchteil der Masse umwandeln, trotzdem so viel Leistung frei.

Der Wert hier ist die Ruheenergie — das Energieäquivalent einer ruhenden Masse. In echten Prozessen wird nur ein winziger Bruchteil frei: Spaltung und Fusion wandeln einen kleinen Massendefekt um, einen Bruchteil eines Prozents, der Rest bleibt Masse. Vollständig geschieht das nur, wenn Materie auf Antimaterie trifft.

Etwa 8,99 × 10¹⁶ Joule, also rund 21 Megatonnen TNT — vergleichbar mit einer großen thermonuklearen Waffe. Kein gewöhnlicher Prozess setzt all das frei. Die Zahl ist die theoretische Obergrenze nach E = mc², nicht die nutzbare Energie.

Sie liegt Kernenergie und Kernwaffen zugrunde, wo die Energie aus einem winzigen Massendefekt stammt, und erklärt, wie Sonne und Sterne leuchten, wenn Wasserstoff zu Helium fusioniert. Teilchenphysik und Astrophysik brauchen sie für die Energiebilanz von Reaktionen. Außerdem ist sie ein Grundpfeiler der Physikausbildung.