tömegenergiamennyiség

A tömegenergiamennyiség a tömeg–energia ekvivalenciáján alapuló fogalom, amely a tömeg és energia közötti elválaszthatatlan összefüggést írja le. Az általános relativisztikus nézet szerint a tömeg nem különálló energiát jelöl, hanem a test energiáinak egy formája, és a mozgás is energiaformát hordoz. A legismertebb kapcsolat E = m c^2, ahol c a fény gyorsasága, és m a tömeg.

A részecskékre vonatkozó alapvető mennyiségek közé tartozik a pát momentum és az energia. Egy részecske resttömege m0 esetén a restenergia E0 = m0 c^2. A részecske teljes energiája E = γ m0 c^2, ahol γ = 1 / sqrt(1 − v^2/c^2) és v a részecske sebessége. A relativisztikus energia–momentum összefüggés E^2 = (pc)^2 + (m0 c^2)^2 érvényes. Egy rendszer invariant tömege M pedig a M^2 c^4 = (Σ E_i)^2 − (c Σ p_i)^2 összefüggéssel adható meg: az COM (középpont-menti) rendszerben M c^2 a teljes energia.

A tömegenergiamennyiség egyik fontos következménye, hogy a kötött rendszerek belső energiája és a kapcsolódó kötési energia befolyásolja a rendszer invariant tömegét. Például a kötött rendszerek tömege gyakran kisebb lehet az összetevők nyers tömegének összegeként, mivel a kötési energia negatív, és ezt a különbséget a tömegben tárolja.

Alkalmazások közé tartozik a részecskefizika, nukleáris folyamatok és az asztrofizika, ahol a tömeg energiájának átalakulása energiát vagy tömeget vizsgál. Mértékegysége lehet joule vagy elektronvolton, és gyakran közvetlenül számolható 1 kg resttömegű anyag restenergiaszintje: ~9,0 × 10^16 J.