Kütle-Enerji Eşdeğerliği (mass–energy equivalence)

Fizikte, kütle-enerji eşdeğerliği veya denkliği, bir sistemin durgun çerçevesindeki kütle ve enerji arasındaki ilişkidir; burada iki değer yalnızca bir sabit ve ölçü birimleri ile farklılık gösterir. İlke, fizikçi Albert Einstein'ın ünlü formülü ile açıklanmaktadır:

E = mc2

Formül, durgun çerçevesindeki bir partikülün E enerjisini, kütlenin (m) ışık hızının karesi (c2) ile çarpımı olarak tanımlar. Işığın hızı günlük birimlerde büyük bir sayı olduğu için (saniyede yaklaşık 3×108 metre), formül, küçük bir miktar durgun kütlenin maddenin bileşiminden bağımsız olarak çok büyük miktarda enerjiye karşılık geldiğini gösterir eder.

Durgun kütle, aynı zamanda değişmez kütle olarak da adlandırılır; sistem hareketsizken ölçülen kütledir. Işık hızına yaklaşan aşırı hızlarda bile momentumdan bağımsız olan temel bir fiziksel özelliktir (yani değeri tüm atalet referans çerçevelerinde aynıdır). Fotonlar gibi kütlesiz partiküller sıfır değişmez kütleye sahiptir, ancak kütlesiz serbest partiküllerin hem momentumları hem de enerjileri vardir.

Eşdeğerlik ilkesi bir sisemde, kimyasal reaksiyonlar, nükleer reaksiyonlar ve diğer enerji dönüşümlerinde enerji kaybedildiğinde, sistemin de karşılık gelen miktarda kütle kaybedeceğini söyler. Enerji ve kütle, ışık gibi ışıyan enerji şeklinde veya termal enerji olarak çevreye salınabilir. İlke, nükleer ve partikül fiziği dahil olmak üzere fiziğin pek çok alanı için temeldir.

Kütle-enerji eşdeğerliği, Fransız Henri Poincaré tarafından tanımlanan bir paradoks olarak özel rölativiteden ortaya çıktı. Einstein, kütle ve enerjinin eşdeğerliğini genel bir ilke ve uzay - zaman simetrilerinin bir sonucu olarak öneren ilk kişiydi. İlke ilk olarak 21 Kasım 1905'te Annus Mirabilis makalelerinden biri olan ‘Bir cismin eylemsizliği enerji içeriğine bağlı mıdır?’ makalesiyle yayımlandı; enerji-momentumla ilişkisi daha sonra diğer fizikçiler tarafından geliştirildi.

Einstein, kütle-enerji denkliği formülünü doğru bir şekilde çıkaran ilk bilim adamı olmasına rağmen, enerjinin kütleyle ilişkisini tam olarak açıklayan ilk kişi değildi. Hemen hemen tüm önceki yazarlar, enerjinin kütleye katkıda bulunduğunu ve bunun elektromagnetik alanlardan geldiğini düşünüyorlardı. Einstein'ın kütle-enerji denkliği formülü başlangıçta birçok farklı gösterimle yazılmış, yorumlanması ve gerekçelendirilmesi ancak birkaç adımda geliştirilmiştir.

 Einstein'dan önceki gelişmeler

1717: Isaac Newton (Opticks'de kütle ve ışığın denkliği üzerine yorumlarda bulundu)

1734: Emanuel Swedenborg (Principia’da maddenin boyutsuz saf ve toplam hareket noktalarından oluştuğu teorisini ileri sürdü)

1873: Nikolay Umov (Е = kmc2, 0.5 ≤ k ≤ 1)

1903: Samuel Tolver Preston, ve Olinto De Pretto (kütle-enerji ilişkisi üzerinde çalıştı)

1905: Gustave Le Bon. (fizik felsefesinden yola çıkarak atomların büyük miktarlarda gizli enerji açığa çıkarabileceğini tahmin etti)


Isaac Newton
(1643 – 1727)

Emanuel Swedenborg
(1688 – 1772)

Nikolay Umov
(1846 – 1915)

Gustave Le Bon
(1841 – 1931)

Einstein: kütle-enerji eşdeğerliği

Özel görelilik geliştirirken Einstein, hareket eden bir cismin kinetik enerjisini, 

eşitliğiyle tanımladı; v hız, m0 durgun kütle ve g Lorentz faktörüdür.

Einstein, ‘hareketli cisimlerin elektrodinamiği üzerine’ (1905) adlı görelilik makalesinde partiküllerin kinetik enerjisi için doğru ifadeyi çıkarmıştır:


Albert Einstein (14 Mart 1879 – 18 Nisan 1955)

Albert Einstein'ın 1912'de kendi el yazısıyla denklemi

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass%E2%80%93energy_equivalence

29 Nisan 2021

 

GERİ (özel görelilik kuramı)
GERİ (gravitasyon ve görelilik)
GERİ (albert einstein)