Equivalencia entre masa y energía

Dicha expresión ha estado sujeta a ciertas interpretaciones, dependiendo de cómo se defina masa.establece que la energía de un cuerpo en reposo (E) se puede calcular como la masa relativista aparente (m) multiplicada por la velocidad de la luz (c = aproximadamente 3 × 108 m/s) al cuadrado.Las transformaciones químicas, nucleares y de otra energía pueden hacer que un sistema pierda parte de su contenido energético (y por lo tanto una masa correspondiente) liberándolo por ejemplo como luz (radiante) o energía térmica; de hecho, gracias a la equivalencia masa-energía ocurren fenómenos como la fisión nuclear o la fusión nuclear (que es responsable del brillo del sol) .La equivalencia masa-energía surgió originalmente de la relatividad especial como una paradoja descrita por el matemático Henri Poincaré.Una consecuencia de la equivalencia masa-energía es que si un cuerpo es estacionario, todavía tiene alguna energía interna o intrínseca, llamada energía de reposo, que corresponde a su masa en reposo.Esta masa en reposo también se llama masa intrínseca o invariante porque sigue siendo la misma independientemente de este movimiento, incluso para las velocidades extremas o la gravedad considerada en la relatividad especial y general.Sin embargo la ecuación E=mc² está incompleta, ya que solo se aplica para definir la energía en reposo, pero a la hora de definir la "energía relativista" de un cuerpo en movimiento se necesita incluir al momento lineal p (p=mv, masa por velocidad); además, según la ecuación, la energía en reposo depende de la masa, por lo que no se aplica para partículas sin masa, como la luz, que debe tener energía.Esto tiene consecuencias en ciertas reacciones entre partículas; así un neutrón en reposo puede desintegrarse del siguiente modo:También indica la relación cuantitativa entre masa y energía en cualquier proceso en que una se transforma en la otra, como en una explosión nuclear.Entonces, E puede tomarse como la energía liberada cuando una cierta cantidad de masa m es desintegrada, o como la energía absorbida para crear esa misma cantidad de masa.La geometría del espacio-tiempo no es la euclídea habitual (no se cumple el teorema de Pitágoras, por decirlo así), sino que es la geometría de Minkowski, cuyas reglas son diferentes.Las magnitudes físicas interesantes en Relatividad son las que poseen cuatro componentes, porque sabemos que el espacio-tiempo relativista tiene también cuatro dimensiones (tres espaciales y una temporal) temporales de un sistema de referencia cualquiera ligado a un observador.Por otro lado, la proyección del vector 4-ímpetu sobre el eje del tiempo nos daría la masa-energía relativa (aquella que mide un observador que no está en reposo con respecto al objeto al cual asociamos ese vector 4-ímpetu).El módulo del vector 4-ímpetu (su "longitud" en el dibujo) se calcula mediante la regla que ponía en el anterior mensaje, y eso es la masa-energía propia (la que mediría un observador en reposo con respecto al objeto).Pero no importa porque nosotros solo podemos manejar con sentido físico medible la masa-energía relativa y las componentes del impulso.Cuando la ecuación se aplica a un objeto que no se encuentra en movimiento (lo cual significa que el objeto está siendo visto desde un punto de referencia en el cual el objeto se encuentra en reposo), tenemos la expresión E=mc², en el cual E y m son la energía y masa "propias" (gráficamente igual a la longitud del 4-vector antes mencionado).Por la identidad masa-energía, haciendo la velocidad de la luz igual a la unidad, tenemos E = m. Este mismo objeto podría encontrarse en movimiento desde otro marco de referencia, y para este sistema tendríamos una masa-energía relativa y además tres componentes del impulso.Cabe notar que en la física moderna la masa y la energía pueden considerarse idénticas.Cualquier ecuación en la cual aparezcan dos magnitudes ligadas por una constante universal, puede interpretarse legítimamente como la identidad entre dichas magnitudes, ya que la constante universal puede igualarse a la unidad por un cambio de unidades.En los artículos de Einstein la variable m representaba lo que ahora conocemos como masa relativista.Según se puede observar, el objeto está fijo (su velocidad es de cero) y E² es igual a m²c4, o sea E = mc².E = mc² solo se aplica en este caso en particular, en el cual la masa no está en movimiento.Si la masa se encuentra en movimiento es necesario volver a insertar la multiplicación del cuadrado de las variables p y c en la ecuación (p²c²).y esta no aplicaría a un objeto en movimiento ya queLos físicos modernos rara vez utilizan la masa relativista, porque conllevaría implicaciones espacio-temporales, razón por la cual m representa la masa en reposo y la variable E es la energía en reposo (la energía de un objeto que no se encuentra en movimiento) en la ecuación E = mc².La ecuación que genera el total de la energía cinética relativa es la siguiente:utilizando una serie de Taylor se puede demostrar que las dos ecuaciones concuerdan una con otra:Esta nueva ecuación demostró que la relatividad era una corrección a la mecánica clásica y que en un ambiente de baja energía o en un régimen clásico la física relativa y la física de Newton no son equivalentes la una con la otra.[2]​ La tesis del artículo fue: «Si un cuerpo genera energía, L, en la forma de radiación, su masa disminuye por L/c²».Cuando Einstein publicó su artículo esta fórmula era una hipótesis y todavía no se había probado a través de experimentos.
Escultura de la ecuación en el Paseo de las Ideas , Alemania
La famosa ecuación es mostrada en Taipei 101 durante la celebración del año mundial de la física en 2005