Na física, a equivalência massa-energia é a relação entre massa e energia na estrutura de repouso de um sistema, onde os dois valores diferem apenas por uma constante e pelas unidades de medida. O princípio é descrito pela famosa fórmula do físico Albert Einstein:







E

=

m



c



2









{\displaystyle E=mc^{2}}

.A fórmula define a energia E de uma partícula em seu referencial de repouso como o produto da massa (m) pela velocidade da luz ao quadrado (c2). Como a velocidade da luz é um número grande em unidades cotidianas (aproximadamente 300.000 km/s ou 186.000 mi/s), a fórmula implica que uma pequena quantidade de "massa de repouso", medida quando o sistema está em repouso, corresponde a uma enorme quantidade de energia, que é independente da composição da matéria.

A massa de repouso, também chamada de massa invariante, é uma propriedade física fundamental que é independente do momento, mesmo em velocidades extremas que se aproximam da velocidade da luz. Seu valor é o mesmo em todos os referenciais inerciais. Partículas sem massa, como fótons, têm massa invariante zero, mas partículas livres sem massa têm momento e energia.

O princípio da equivalência implica que quando a energia é perdida em reações químicas, reações nucleares e outras transformações de energia, o sistema também perderá uma quantidade correspondente de massa. A energia e a massa podem ser liberadas para o ambiente como energia radiante, como a luz, ou como energia térmica. O princípio é fundamental para muitos campos da física, incluindo física nuclear e de partículas.

A equivalência de massa-energia surgiu da relatividade especial como um paradoxo descrito pelo polímata francês Henri Poincar (1854-1912). Einstein foi o primeiro a propor a equivalência de massa e energia como princípio geral e consequência das simetrias do espaço e do tempo. O princípio apareceu pela primeira vez em "A inércia de um corpo depende de seu conteúdo de energia?", um de seus artigos do annus mirabilis, publicado em 21 de novembro de 1905. A fórmula e sua relação com o momento, conforme descrito pela relação energia-momento, foram posteriormente desenvolvido por outros físicos.

Albert Einstein (EYEN-styne; alemão: [ˈalbɛʁt ʔaɪnʃtaɪn] (ouvir); 14 de março de 1879 - 18 de abril de 1955) foi um físico teórico nascido na Alemanha, amplamente reconhecido como um dos maiores físicos de todos os tempos. Einstein é mais conhecido por desenvolver a teoria da relatividade, mas também fez importantes contribuições para o desenvolvimento da teoria da mecânica quântica. A relatividade e a mecânica quântica são juntos os dois pilares da física moderna. Sua fórmula de equivalência massa-energia E = mc2, que surge da teoria da relatividade, foi apelidada de "a equação mais famosa do mundo". Seu trabalho também é conhecido por sua influência na filosofia da ciência. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1921 "por seus serviços à física teórica, e especialmente por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico", um passo fundamental no desenvolvimento da teoria quântica. Suas realizações intelectuais e originalidade resultaram em "Einstein" tornando-se sinônimo de "gênio". Em 1905, um ano às vezes descrito como seu annus mirabilis ("ano milagroso"), Einstein publicou quatro artigos inovadores. Estes delinearam a teoria do efeito fotoelétrico, explicaram o movimento browniano, introduziram a relatividade especial e demonstraram a equivalência massa-energia. Einstein pensava que as leis da mecânica clássica não podiam mais ser conciliadas com as do campo eletromagnético, o que o levou a desenvolver sua teoria da relatividade especial. Ele então estendeu a teoria aos campos gravitacionais; ele publicou um artigo sobre a relatividade geral em 1916, apresentando sua teoria da gravitação. Em 1917, ele aplicou a teoria geral da relatividade para modelar a estrutura do universo. Ele continuou a lidar com problemas de mecânica estatística e teoria quântica, o que o levou a explicar a teoria das partículas e o movimento das moléculas. Ele também investigou as propriedades térmicas da luz e a teoria quântica da radiação, que lançou as bases da teoria dos fótons da luz.

No entanto, durante grande parte da última parte de sua carreira, ele trabalhou em dois empreendimentos malsucedidos. Primeiro, apesar de suas grandes contribuições para a mecânica quântica, ele se opôs ao que ela evoluiu, objetando que a natureza "não joga dados". Em segundo lugar, ele tentou conceber uma teoria de campo unificada generalizando sua teoria geométrica da gravitação para incluir o eletromagnetismo. Como resultado, ele se tornou cada vez mais isolado da corrente principal da física moderna.

Einstein nasceu no Império Alemão, mas mudou-se para a Suíça em 1895, abandonando sua cidadania alemã (como súdito do Reino de Württemberg) no ano seguinte. Em 1897, aos 17 anos, matriculou-se no programa de diploma de ensino de matemática e física na escola politécnica federal suíça de Zurique, graduando-se em 1900. Em 1901, adquiriu a cidadania suíça, que manteve pelo resto de sua vida, e em 1903 ele conseguiu um cargo permanente no Escritório Suíço de Patentes em Berna. Em 1905, ele recebeu um PhD pela Universidade de Zurique. Em 1914, Einstein mudou-se para Berlim para ingressar na Academia Prussiana de Ciências e na Universidade Humboldt de Berlim. Em 1917, Einstein tornou-se diretor do Instituto Kaiser Wilhelm de Física; ele também se tornou um cidadão alemão novamente, desta vez prussiano.

Em 1933, enquanto Einstein visitava os Estados Unidos, Adolf Hitler chegou ao poder na Alemanha. Einstein, de origem judaica, opôs-se às políticas do recém-eleito governo nazista; estabeleceu-se nos Estados Unidos e tornou-se cidadão americano em 1940. Às vésperas da Segunda Guerra Mundial, endossou uma carta ao presidente Franklin D. Roosevelt alertando-o para o potencial programa alemão de armas nucleares e recomendando que os EUA iniciassem pesquisas semelhantes. Einstein apoiou os Aliados, mas em geral denunciou a ideia de armas nucleares.