¿Es la interpretación correcta interpretar E = mc2E = mc2E = mc ^ 2 usando energía potencial?

Me pregunto si es la interpretación correcta para interpretar mi = metro C 2 con energía potencial. Lo que quiero decir es esto: cuando estudié la fusión nuclear, faltaba masa. La fusión nuclear del hidrógeno ocurre cuando cuatro núcleos de hidrógeno se fusionan en un núcleo de helio.

El hidrógeno es un protón y el helio es dos protones y dos neutrones. El neutrón es un poco más pesado que el protón. Pero hay algo extraño. ¿Dónde está la masa que falta? Como resultado, el helio debería ser más pesado que la suma de cuatro protones, pero no lo es.

Así que interpreté esta situación como usando mi = metro C 2 . La energía potencial tiene energía negativa, por lo que la perspectiva de metro = mi / C 2 , es posible tener masa negativa.

Pero no puedo estar seguro de esta interpretación. ¿Cómo puedo explicar la masa faltante?

Más: ¿Es posible interpretar la energía de enlace como usando mi = metro C 2 ?

PD: soy un estudiante coreano, así que no estoy acostumbrado a escribir en inglés. Por favor, déjame un comentario, si te resulta difícil de entender.

Respuestas (2)

En primer lugar

La energía potencial tiene energía negativa, por lo que desde la perspectiva de m=E/c2, es posible tener masa negativa

La energía potencial tiene significado solo como una diferencia entre dos estados, no como un valor absoluto. Entonces, la masa negativa no sería realmente una masa sino una diferencia entre las masas de los dos estados. En este caso, podríamos decir que cuatro protones tienen más masa que un núcleo de helio, porque contienen más energía. O dicho de otra manera, si deseo separar los núcleos de helio en sus partes constituyentes, necesito poner algo de energía, que se manifestará como un aumento de masa.

Segundo:

La antigua teoría especial de la relatividad definió varios tipos de masas para tratar problemas como el que tienes. Pero debido a mucha confusión, los físicos abandonaron estos y se quedaron con un solo tipo de masa: el resto de la masa. Para la masa en reposo, ya no es cierto que la suma de las masas constituyentes sea igual a la masa del sistema compuesto. La masa del sistema compuesto está dada por la norma de 4-momentum. En el sistema de 2 partículas esto es:

metro 2 C 2 = pag 2 = η m v ( pag 1 m + pag 2 m ) ( pag 1 v + pag 2 v ) = metro 1 2 C 2 metro 2 2 C 2 + 2 pag 1 pag 2 .
El último término depende de la energía interna del sistema.

Creo que es mucho más fácil simplemente aceptar que la masa no es una cantidad extensiva, luego tratar de impulsar la interpretación de mi = metro C 2 . Se supone que la masa es una medida de "resistencia a la aceleración" del objeto y será agradable si fuera propiedad del objeto mismo. Entonces podríamos usar esto como cantidad geométrica y trabajar con él en un lenguaje abstracto, donde no puede surgir confusión entre cambiar los marcos. Esto es cierto para la masa en reposo, no así para las otras masas definidas a través de la fórmula mi = metro C 2 .

'La energía potencial tiene significado sólo como diferencia entre dos estados, no como valor absoluto. Entonces la masa negativa no sería realmente una masa sino la diferencia entre las masas de los dos estados.' -> Si calculo la diferencia de energía potencial con E/c^2=m, puedo obtener el resultado; la diferencia de masa entre 4 hidrógenos y helio.?

@Umaxo tiene toda la razón, pero creo que su problema proviene del hecho de que asume que cuatro núcleos de hidrógeno se fusionan en un núcleo de helio. Pero, de hecho, lo que realmente sucede en estrellas como el sol es:

Un núcleo de deuterio (que es hidrógeno con un neutrón) y un núcleo de hidrógeno (solo un protón), se fusionan en Helio-3 (que es helio con solo 1 neutrón). Luego, dos de estos Helio-3 se fusionan en Helio-4 (Helio con 2 protones y 2 neutrones). Para decirlo de una manera más concisa:

( 1 2 D ) + ( 1 1 H ) ( 2 3 H mi )
( 2 3 H mi ) + ( 2 3 H mi ) ( 2 4 H mi ) + pag + + pag +

Por eso es que no hay aumento de masa en nuestro Sol. Estos procesos se denominan reacciones en cadena protón-protón .

Por supuesto, hay algo de energía de enlace en el núcleo de helio. Cuando comparas la masa esperada de un núcleo de helio y el valor experimental del mismo, encuentras que el valor experimental es menor que el esperado. Esta diferencia de masa Δ metro , se conoce como defecto de masa y es exactamente igual a:

Δ metro = mi b C 2
dónde mi b es la energía de enlace. Entonces ahí es donde el mi = metro C 2 en realidad aparece.

Entonces, ¿de dónde viene la energía de enlace? ¿Viene de la fuerza eléctrica? ¿gravedad? ¿fuerza potente? ¿Dónde está el origen de la fuerza vinculante?
@정우남 perdón por la demora... acabo de ver el comentario... la energía de enlace está relacionada con la fuerza nuclear . La diferencia entre la fuerza nuclear y fuerte se aclara aquí .
Muchas gracias :)