Il significato di E=mc2
Seconda parte
Massa ed energia sono equivalenti, la scorsa volta abbiamo visto come l'energia, in alcuni casi, dia un contributo fondamentale affinché la massa complessiva di un oggetto aumenti: un orologio funzionante ha una massa più grande rispetto ad un orologio identico fermo, data dall'energia cinetica e termica delle sue componenti.
Funziona sempre in questi termini? Proprio perché energia e massa sono l'una lo specchio dell'altra (io non sposo la tesi di chi dice che siano proprio uguali), non solo l'energia si addiziona diventando massa, ma è anche la massa che prende il volto dell'energia.
Gli atomi di tutti gli elementi della tavola periodica hanno una massa complessiva che è inferiore alla somma delle loro componenti.
Si consideri l'atomo di idrogeno (il più comune dell'universo) costituito da un elettrone e un protone. Se queste due particelle vengono poste a distanza infinita, quindi senza interazione, l'energia potenziale è pari a 0. Questa energia non può che dimunuire, quindi quando grazie al movimento dell'elettrone le particelle si attraggono l'energia potenziale diventa addirittura negativa. E nel complesso rimane negativa se combinata all'energia cinetica dell'elettrone. L'atomo avrà, di conseguenza, una massa minore che ha perso nell'interazione delle particelle: una parte della massa si è trasformata in energia cinetica e in energia termica.
Con un esempio, capiamo meglio l'energia potenziale che è la quantità di energia spendibile in un determinato sistema. Prendiamo una fionda: più tiriamo indietro l'elastico, più possiamo scagliare lontano il sassolino. E quando rilasciamo l'elastico, diminuisce l'energia potenziale a favore dell'energia cinetica.
Quello fra massa ed energia è un continuo dialogo, una costante trasformazione l'una nell'altra.
In definitiva, cerchiamo di cogliere i due aspetti ancora con gli esempi.
Il primo è ormai noto: abbiamo due orologi identici in tutto. Uno è fermo, l'altro funzionante. Quello funzionante ha una piccola quantità di massa in più cui contribusice l'energia dei suoi componenti interni. Energia che si trasforma in massa.
Il secondo esempio: prendiamo due torce tascabili, uguali in tutto. Una sola è accesa. Se seguissimo il ragionamento fatto con gli orologi, dovremmo dedurre che quella accesa ha una massa maggiore. E invece, no: in questo caso la massa totale della torcia accesa risulta minore rispetto a quella spenta. La luce, data dal calore della batteria, trasporta energia fuori dalla torica sottraendola alla massa complessiva dell'oggetto. Massa che si trasforma in energia.
Prima delle leggi di Einstein, massa ed energia erano considerate l'una distinta dall'altra. Il fisico tedesco ha cambiato la storia della fisica e del mondo.
Purtroppo, dall'applicazione di queste leggi è nata la bomba atomica. Ma questa è un'altra storia.
