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E = mc squared est la formule la plus connue de la physique. On parle souvent de théorie de l'équivalence d'énergie de masse. La plupart des gens savent qu’Albert Einstein l’a développée, mais peu d’entre eux savent ce que cela signifie. Essentiellement, Einstein a proposé une relation entre matière et énergie. Son génie réalisait que la matière pouvait être transformée en énergie et l'énergie en matière.
Identification
Le "E" dans la formule représente l'énergie, mesurée en unités appelées ergs. Le "m" représente la masse en grammes. Le "c" est la vitesse de la lumière mesurée en centimètres par seconde. Lorsque la vitesse de la lumière est multipliée par elle-même (au carré) puis multipliée par la masse, le résultat est un très grand nombre. Cela montre que l’énergie emmagasinée dans une petite quantité de masse est énorme.
La fusion
Une façon de libérer l’énergie en masse consiste à fusionner les atomes qui la composent. Cela arrive parfois dans la nature. Par exemple, dans une étoile, deux atomes d'hydrogène peuvent être propulsés ensemble à une vitesse telle que les protons simples de leurs noyaux fusionnent pour former un atome d'hélium à deux protons. Le processus transforme environ 7% de la masse initiale en énergie. Ceci peut être calculé avec la formule E = mc au carré. Le processus s'appelle la fusion nucléaire. Nous le voyons dans des dispositifs fabriqués par l'homme tels que les accélérateurs de particules et les bombes nucléaires.
Fission
Une autre façon de libérer de l’énergie en masse consiste à séparer les atomes de cette masse. Cela se produit aussi naturellement dans la nature. Par exemple, l'uranium est un élément radioactif. Cela signifie qu'il est en train de s'effondrer. Son noyau contient 92 protons. Tous sont positivement chargés et essayent de s'éloigner les uns des autres. Ceci est similaire à deux aimants avec la même polarité qui se repoussent. Lorsque les atomes d'uranium perdent des protons, ils deviennent d'autres éléments. Lorsque vous additionnez le poids du nouveau noyau à celui des protons éjectés, le résultat est légèrement plus léger que l'atome d'uranium d'origine. La masse perdue est transformée en énergie. C'est pourquoi les éléments radioactifs dégagent de la chaleur et de la lumière. C'est ce qu'on appelle la fission nucléaire. L'énergie créée peut également être calculée avec la formule E = mc au carré.
Matière et Antimatière
Les protons et les électrons qui composent l’univers ont des cousins à «image inversée» appelés antiprotons et positrons; ces particules ont la même masse mais une charge électrique opposée. Fait intéressant, quand une particule normale entre en collision avec son jumeau antimatière, elles s’effacent mutuellement, transformant toute leur masse en énergie. En raison de E = mc au carré, la libération d'énergie est énorme. Heureusement, notre univers a très peu d'antimatière, ce qui rend ces collisions rares.
Histoire
La théorie des Einstein a révolutionné la façon dont les êtres humains perçoivent l'univers. Il rejoignait les notions de masse et d'énergie, que l'on croyait auparavant complètement séparées. Einstein a montré que la masse peut être transformée en énergie et que l'énergie peut devenir masse. Nous comprenons maintenant mieux pourquoi les étoiles brillent, la nature des trous noirs et la création de l'univers grâce à E = mc squared. Le côté obscur de la formule est son utilisation dans le développement des armes nucléaires. En fait, c’est Einstein lui-même qui a préconisé la mise au point de la première bombe atomique avant que les ennemis de la guerre en Amérique ne le puissent.