massamuutoksen

Massamuutos on käsite, jolla kuvataan järjestelmän massan muuttumista prosessin aikana. Se esiintyy sekä klassisen fysiikan että relativistisen fysiikan kontekstissa, ja siihen liittyy energia–massa-suhteen sekä aineen rakenteen muutosten vaikutukset.

Klassisessa näkökulmassa kokonaismassa säilyy suljetussa systeemissä. Massamuutos tulee esiin, kun järjestelmä ei ole suljettu tai energia siirtyy järjestelmän ulkopuolelle. Esimerkiksi aineen siirtyminen pois systeemistä tai lämpöenergian siirtyminen muualle johtaa käytännössä mitattavaan massamuutokseen.

Ydin- ja hiukkastason prosesseissa massa ei ole pelkästään aineen kappaleiden massojen summa; massavaikutuksella on energiaa, joka vapautuu tai sitoutuu, ja tämä massan ero on havaittavissa. Massafekti, eli massamuutoksesta johtuva energia, noudattaa kaavaa E = Δm c^2. Tämä on keskeinen selitys ydinreaktioissa ja radioaktiivisuudessa.

Nykyaikaisessa fysiikassa lepomassa (rest mass) on invariantti, ja energian sekä momentumin kuvaamiseen käytetään kinemaattis-fysiikallisia käsitteitä kuten E^2 = (pc)^2 + (m c^2)^2. Termi "relatiivinen massa" on vanhentunut; massa kuvataan sen lepomassan ja kokonaisenergian kautta.

Käytännön merkitys ilmenee erityisesti ydinreaktioissa ja astrofysikaalisissa ilmiöissä, joissa massamuutoksesta vapautuva energia on suurempi kuin kemiallisissa reaktioissa. Kemiallisissa reaktioissa massamuutos on niin pieni, että se on käytännössä mitätön perusmittauksissa, mutta kokonaismassan ja energian välinen yhteys on fundamentaalinen.