Debido a la equivalencia de masa y energía.
Consideremos dos sistemas – (1) un electrón libre en reposo y un protón libre en reposo y (2) un átomo de hidrógeno.
En (1), la energía total viene dada por la suma de energía en reposo de electrones y la energía en reposo de protones. ([Matemáticas] E_ {total, libre} = m_e c ^ 2 + m_p c ^ 2 [/ math])
- ¿Qué pasaría si se disparara una bomba de hidrógeno en la exosfera?
- ¿Cuál es la forma más segura de almacenar hidrógeno?
- Hipotéticamente hablando, si tuviéramos que construir plantas de energía de fusión usando el hidrógeno en el agua como combustible, ¿podríamos alimentar a un país entero (por ejemplo, Estados Unidos) usando el agua que fluye del grifo de la cocina?
- Si todo el hidrógeno del sol se fusionara mágicamente en helio a la vez. ¿Lo que sucederá?
- ¿Tiene un electrón en un átomo de hidrógeno un giro en su estado fundamental?
En (2), la energía total está dada por,
[matemáticas] E_ {total, átomo} = m_e c ^ 2 + m_p c ^ 2 + E_k [e] + E_k [p] + E_ {es} [/ matemáticas]
Los dos primeros términos son los mismos que en el caso (1). Los términos tercero y cuarto son, respectivamente, las energías cinéticas del electrón y el protón. El último término es la energía potencial electrostática. En un estado enlazado (es decir, átomo), la magnitud del término de energía potencial es el doble que la magnitud de la suma del término de energía cinética [1]. Pero el término PE es negativo. Entonces, la suma de PE y KE será negativa. Por lo tanto la energía total del átomo de hidrógeno es menor que la energía total de un protón libre y de electrones libres.
La masa total de cada sistema es sólo la energía total dividida por [matemáticas] c ^ 2 [/ math]; que será menos para el átomo.
Ver también: La respuesta de Abhimanyu Susobhanan que es el descanso de masas una propiedad o un estado de una partícula?
[1] En mecánica clásica, este resultado se llama teorema de Virial.
