¿Adivinas cuál es la más popular de las ecuaciones formuladas por Albert Einstein, en su teoría Especial de la Relatividad, a principios del siglo XX?

Veamos qué representa cada una de esas letras y el porqué de la fama de la ecuación.

E: representa la energía

m: la masa

c: la velocidad de la luz en el vacío ¡casi 300 000 km/s!

¿Pero cuál es el significado de esta expresión?

En palabras del propio Einstein: “la masa y la energía son manifestaciones de una misma cosa”. Por lo tanto, en determinadas condiciones o situaciones, la masa se podrá transformar en energía y la energía en masa.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Aunque en los procesos ordinarios de transferencia de energía, no se produce una transformación de masa en energía o viceversa, o es inapreciable, desde principios del siglo XX se ha comprobado experimentalmente la veracidad de este principio.

París, 1933, Irene y Frédéric Joliot-Curie, fotografían la conversión de la energía en masa: un fotón de alta energía crea un positrón y un electrón. Este proceso se origina en las cercanías de un núcleo.

La primera fotografía demostrando la creación de un par departículas materiales a partír de la energía de un fotón. Estas partículas fueron un positrón y un electrón, y se detectaron por las huellas que dejaron en la cámara de niebla.

Observamos que las trayectorias de las partículas se curvan hacia direcciones contrarias debido al campo magnético aplicado.

A pair of particles makes a fog spot as they pass through the wet air of a 'cloud chamber'

Este proceso de "creación de pares" debe tener lugar en el campo eléctrico existente en la vecindad de un núcleo al que se le entrega cierta energía de retroceso.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Además, suele venir seguido del proceso inverso, en el que el  positrón se aniquila con un electrón de la materia que exista en las cercanías: el positrón creado va perdiendo velocidad por colisiones sucesivas con los átomos hasta quedar prácticamente en reposo. En ese momento puede interactuar con un electrón que se encuentra en el mismo estado desapareciendo ambas partículas y dando lugar a dos fotones, que se mueven en direcciones opuestas.

Este proceso puede representarse mediante el diagrama de Feynman:

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Otro proceso en el que se pone de manifiesto esta conversión masa-energía es en las reacciones de fisión nuclear: la fragmentación de un núcleo atómico en otros más pequeños, al mismo tiempo que se liberan varios neutrones.

Resulta que la masa de un núcleo atómico es mayor que la de las partículas que lo forman (protones y neutrones). A esto se llama defecto másico. Esa masa se transformaría en energía si consiguiéramos romper un núcleo atómico en todas sus partículas.

Bombardeamos un núcleo de uranio-235 con un neutrón.

El núcleo de uranio capta ese neutrón y se vuelve inestable, vibrando como una gotita de agua.

El núcleo de uranio se fragmenta (fisiona) en otros dos núcleos menores, además de producirse tres neutrones.

La suma de las masas de todos los fragmentos emitidos es ligeramente inferior a la masa de origen. Esta diferencia de masa se transforma en energía según la famosa ecuación de Einstein E=mc².

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

¿Te imaginas la energía que se obtendría de la transformación íntegra de 1 gramo de masa? ¿Serías capaz de calcularla?


Nos quedamos con las ideas:

  • E=mc², la masa se puede transformar en energía y la energía en masa.