Voy a abordar esta pregunta y la otra dirección, porque creo que es importante mirarla en ambos sentidos.
Los núcleos atómicos tienen una masa, y esa masa NO es la suma de las masas de los protones y neutrones individuales que la componen; por ejemplo, la suma de las masas de dos protones y dos neutrones es 4.03188 unidades de masa atómica, mientras que la masa de un núcleo de helio 4 es 4.00153 unidades de masa atómica, una diferencia de [math] \ Delta m = 0.034 [/ math] atomic unidades de masa Necesitaría una energía igual a [matemática] E = \ Delta mc ^ 2 [/ matemática] para romper un núcleo de helio-4 en sus protones y neutrones constituyentes.
Esto lleva a la idea de la energía de unión nuclear, la diferencia de energía entre un núcleo atómico y sus partículas constituyentes:
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Este gráfico muestra la energía de unión por nucleón en función del número de masa atómica (número de protones y neutrones). Una energía de unión más alta significa que necesita más energía para romper un núcleo atómico, lo que significa que libera más energía si combina núcleos atómicos con energía de unión más baja en núcleos atómicos con energía de unión más alta
Ahora tenemos que preguntarnos dónde se ‘crea’ la mayor parte de la materia en el universo: la fusión nuclear en las estrellas. Al comienzo de sus vidas, la presión causada por la gravedad hace que las estrellas fusionen hidrógeno en helio. Como el helio tiene una energía de unión más alta que el hidrógeno, este proceso libera energía y la energía liberada crea una presión que evita que la gravedad colapse la estrella. A medida que el hidrógeno se agota, esta presión disminuye, lo que hace que la presión gravitacional colapse aún más la estrella, lo que hace que los núcleos más pesados comiencen a fusionarse, hasta que los núcleos más ligeros se fusionen en hierro.
Mirando este gráfico, el hierro tiene la energía de unión más alta; Si intentas fusionar el hierro con cualquier otro núcleo atómico, tienes que poner energía en lugar de extraerla. Esto significa que no hay presión que contrarreste la gravedad, por lo que la estrella colapsa. La fuerza de este colapso hace que el hierro se fusione en elementos más pesados, convirtiendo esencialmente la energía gravitacional en la masa de materia “ordinaria”. (Por cierto, esto provoca la inestabilidad masiva que conduce a una supernova).
En conclusión, la energía se convierte en materia ordinaria durante el colapso de una estrella.
