質量・エネルギー等価式とは？
しつりょう・えねるぎーとうかしき
質量・エネルギー等価式とは、アインシュタインが特殊相対性理論から導いた、質量とエネルギーは本質的に同じものであり E=mc² という関係で互いに変換できることを示す式です。
「E=mc²」は科学史上最も有名な式の一つで、1905年にアルベルト・アインシュタインが発表した特殊相対性理論から導かれます。ここで E はエネルギー、m は質量、c は光速（真空中で毎秒約30万km）です。
この式が示すのは、質量とエネルギーは本質的に同一の物理量の異なる側面であるということです。光速は非常に大きな値のため、わずかな質量でも巨大なエネルギーに相当します。たとえば1グラムの質量は、約9×10¹³ジュール（21キロトン級の爆発に相当）のエネルギーと等価です。
この等価性が現れる現象には次のようなものがあります。
- 核分裂・核融合：反応前後の質量の差（質量欠損）がエネルギーとして放出される。原子力発電所や水素爆弾の原理。
- 対消滅：粒子と反粒子が出会うと質量が完全にエネルギー（ガンマ線）に変換される。
- 太陽の輝き：太陽内部の水素核融合でわずかな質量がエネルギーに変わり光と熱を放射。
また医療分野では、PET（陽電子放射断層撮影）スキャンが対消滅を利用して体内の代謝を画像化しており、E=mc² は最先端の診断技術にも応用されています。
使い方・例文
太陽が毎秒放射するエネルギーの源は核融合による質量欠損であり、1秒間に約400万トン相当の質量がエネルギーに変換されています。
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