Ultimo aggiornamento: 2026-06-15

Equivalenza massa-energia

L'equazione di Einstein $E = mc^2$ è uno dei risultati più celebri della fisica. Afferma che l'energia a riposo $E$ di un oggetto è uguale alla sua massa $m$ moltiplicata per il quadrato della velocità della luce $c \approx 2{,}998 \times 10^8\ \text{m/s}$. Poiché $c^2 \approx 8{,}988 \times 10^{16}\ \text{J/kg}$ è un numero enorme, anche una massa minuscola corrisponde a una quantità di energia vastissima.

Questo calcolatore funziona in entrambe le direzioni: inserisci una massa per trovare il suo equivalente energetico, oppure un'energia per trovare la massa corrispondente.

Cosa significa l'equazione

$E = mc^2$ non significa che la materia si converta spontaneamente in energia nella vita quotidiana. Stabilisce il tasso di cambio tra le due grandezze. Massa ed energia non sono fondamentalmente cose diverse — sono due aspetti della stessa grandezza conservata. Nelle reazioni nucleari una piccola frazione di massa a riposo viene convertita in energia cinetica e radiazione, e gli acceleratori di particelle creano abitualmente nuove particelle a partire da pura energia, dimostrando l'equazione nella direzione opposta.

Formula

La velocità della luce è una costante definita, quindi $c^2$ è esatto: $89\,875\,517\,873\,681\,764\ \text{J/kg}$ (troncato alle cifre qui usate).

Esempio di calcolo — da massa a energia

Il nucleo di fissione di una testata nucleare contiene circa 1 kg di materiale fissile. Solo circa lo 0,1% della massa a riposo si converte effettivamente in energia in una reazione di fissione. Quale energia viene rilasciata?

Per 1 g di materia completamente convertita (0,1% di 1 kg), il rilascio di energia è di circa $8{,}99 \times 10^{13}\ \text{J}$ — equivalente a circa 21 chilotoni di TNT. Inserendo 1 g nel calcolatore si conferma questo risultato.

Esempio di calcolo — da energia a massa

Il Large Hadron Collider può raggiungere energie di collisione di circa 13 TeV = $13 \times 10^{12} \times 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{J} \approx 2{,}08 \times 10^{-6}\ \text{J}$. Qual è la massa equivalente?

Questo è meno di 14 unità di massa atomica — a dimostrazione che i collisionatori di particelle creano particelle a partire dall'energia con masse paragonabili a pochi protoni.

L'energia nucleare in prospettiva

I reattori a fissione convertono circa lo 0,1% della massa del combustibile in energia; le reazioni di fusione ne convertono circa lo 0,7%. Anche allo 0,1%, la fissione dell'uranio rilascia circa 2 milioni di volte più energia per chilogrammo rispetto alla combustione del carbone ($3{,}3 \times 10^7\ \text{J/kg}$), poiché la reazione del carbone riorganizza i legami elettronici anziché convertire la massa a riposo. La differenza tra energia chimica e nucleare è interamente una conseguenza di $E = mc^2$.

Antimateria e annichilazione completa

Quando una particella incontra la sua antiparticella — ad esempio un protone e un antiprotone — entrambi vengono annichiliti e la loro massa a riposo combinata si converte interamente in fotoni. Un grammo di materia e un grammo di antimateria rilascerebbero $2 \times 8{,}99 \times 10^{13}\ \text{J} \approx 180\ \text{TJ}$, con un'efficienza del 100%. Questo è il massimo teorico di estrazione di energia dalla materia. In pratica, produrre antimateria richiede almeno tanta energia quanta ne rilascia, quindi non è attualmente una fonte di energia praticabile.