En física, la equivalencia masa-energía es la relación entre masa y energía en el marco de reposo de un sistema, donde los dos valores difieren solo por una constante y las unidades de medida. El principio está descrito por la famosa fórmula del físico Albert Einstein:







mi

=

metro



C



2









{\displaystyle E=mc^{2}}

.La fórmula define la energía E de una partícula en su marco de reposo como el producto de la masa (m) con la velocidad de la luz al cuadrado (c2). Debido a que la velocidad de la luz es un número grande en unidades cotidianas (aproximadamente 300 000 km/s o 186 000 mi/s), la fórmula implica que una pequeña cantidad de "masa en reposo", medida cuando el sistema está en reposo, corresponde a una enorme cantidad de energía, que es independiente de la composición de la materia.

La masa en reposo, también llamada masa invariable, es una propiedad física fundamental que es independiente del momento, incluso a velocidades extremas cercanas a la velocidad de la luz. Su valor es el mismo en todos los marcos de referencia inerciales. Las partículas sin masa, como los fotones, tienen masa invariante cero, pero las partículas libres sin masa tienen tanto impulso como energía.

El principio de equivalencia implica que cuando se pierde energía en reacciones químicas, reacciones nucleares y otras transformaciones de energía, el sistema también perderá una cantidad correspondiente de masa. La energía y la masa se pueden liberar al medio ambiente como energía radiante, como la luz o como energía térmica. El principio es fundamental para muchos campos de la física, incluida la física nuclear y de partículas.

La equivalencia masaenergía surgió de la relatividad especial como una paradoja descrita por el erudito francés Henri Poincar (1854-1912). Einstein fue el primero en proponer la equivalencia de masa y energía como principio general y consecuencia de las simetrías del espacio y el tiempo. El principio apareció por primera vez en "¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía?", Uno de sus artículos annus mirabilis, publicado el 21 de noviembre de 1905. La fórmula y su relación con el momento, como se describe en la relación energía-momento, fueron desarrollado más tarde por otros físicos.

Albert Einstein ( EYEN-styne ; alemán: [ˈalbɛʁt ˈʔaɪnʃtaɪn] (escuchar); 14 de marzo de 1879 - 18 de abril de 1955) fue un físico teórico nacido en Alemania, ampliamente reconocido como uno de los más grandes físicos de todos los tiempos. Einstein es mejor conocido por desarrollar la teoría de la relatividad, pero también hizo importantes contribuciones al desarrollo de la teoría de la mecánica cuántica. La relatividad y la mecánica cuántica son juntas los dos pilares de la física moderna. Su fórmula de equivalencia masa-energía E = mc2, que surge de la teoría de la relatividad, ha sido denominada "la ecuación más famosa del mundo". Su obra también es conocida por su influencia en la filosofía de la ciencia. Recibió el Premio Nobel de Física de 1921 "por sus servicios a la física teórica, y especialmente por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico", un paso fundamental en el desarrollo de la teoría cuántica. Sus logros intelectuales y su originalidad dieron como resultado que "Einstein" se convirtiera en sinónimo de "genio". En 1905, un año que a veces se describe como su annus mirabilis ("año milagroso"), Einstein publicó cuatro artículos innovadores. Estos esbozaron la teoría del efecto fotoeléctrico, explicaron el movimiento browniano, introdujeron la relatividad especial y demostraron la equivalencia masa-energía. Einstein pensó que las leyes de la mecánica clásica ya no podían conciliarse con las del campo electromagnético, lo que le llevó a desarrollar su teoría especial de la relatividad. Luego extendió la teoría a los campos gravitatorios; publicó un artículo sobre la relatividad general en 1916, presentando su teoría de la gravitación. En 1917 aplicó la teoría general de la relatividad para modelar la estructura del universo. Continuó lidiando con problemas de mecánica estadística y teoría cuántica, lo que condujo a sus explicaciones de la teoría de partículas y el movimiento de las moléculas. También investigó las propiedades térmicas de la luz y la teoría cuántica de la radiación, que sentó las bases de la teoría fotónica de la luz.

Sin embargo, durante gran parte de la última parte de su carrera, trabajó en dos esfuerzos que finalmente fracasaron. Primero, a pesar de sus grandes contribuciones a la mecánica cuántica, se opuso a lo que evolucionó, objetando que la naturaleza "no juega a los dados". En segundo lugar, intentó idear una teoría del campo unificado generalizando su teoría geométrica de la gravitación para incluir el electromagnetismo. Como resultado, se aisló cada vez más de la corriente principal de la física moderna.

Einstein nació en el Imperio Alemán, pero se mudó a Suiza en 1895, renunciando a su ciudadanía alemana (como súbdito del Reino de Württemberg) al año siguiente. En 1897, a la edad de 17 años, se matriculó en el programa de diploma de enseñanza de matemáticas y física en la escuela politécnica federal suiza de Zürich, graduándose en 1900. En 1901, adquirió la ciudadanía suiza, que conservó por el resto de su vida. y en 1903 obtuvo un puesto permanente en la Oficina de Patentes de Suiza en Berna. En 1905, la Universidad de Zúrich le otorgó un doctorado. En 1914, Einstein se mudó a Berlín para unirse a la Academia de Ciencias de Prusia y la Universidad Humboldt de Berlín. En 1917, Einstein se convirtió en director del Instituto de Física Kaiser Wilhelm; también volvió a ser ciudadano alemán, esta vez prusiano.

En 1933, mientras Einstein visitaba los Estados Unidos, Adolf Hitler llegó al poder en Alemania. Einstein, de origen judío, se opuso a las políticas del gobierno nazi recién elegido; se instaló en los Estados Unidos y se convirtió en ciudadano estadounidense en 1940. En vísperas de la Segunda Guerra Mundial, respaldó una carta al presidente Franklin D. Roosevelt alertándolo sobre el potencial programa alemán de armas nucleares y recomendando que los EE. UU. comenzaran una investigación similar. Einstein apoyó a los Aliados pero en general denunció la idea de las armas nucleares.