Енергія утворення
Щоб розрахувати енергію освіти альфа-частинки, слід скористатися відомим рівнянням Ейнштейна, яка зв’язує масу і енергію через одну з фундаментальних постійних нашого Всесвіту – швидкість світла. Це рівняння має вигляд: E = mc2, де E – енергія, m – маса, з – швидкість світла у вакуумі.
Знаючи, що при утворенні альфа-частинки маса її компонентів зменшується на 0,015 * 10-27 кг, а також знаючи, що швидкість світла дорівнює 3 * 108 м/с, отримуємо енергію, яка виділяється під час цього процесу. Вона дорівнює E = 0,015 * 10-27 * 9 * 1016 = 1,35 * 10-12 Дж. У фізиці елементарних частинок прийнято енергії записувати в електрон-вольтах (ев). Один електрон-вольт дорівнює 1,602177 * 10-19 Дж. Тоді енергія утворення альфа-частинки дорівнює 8,426 * 106 ев, або 8,426 Мев (мегаэлектрон-вольт).
Щоб зрозуміти, наскільки велика ця енергія, можна провести простий розрахунок. Уявімо, що вся енергія утворення альфа-частинки перекладається на її прискорення. Користуючись рівнянням Лоренца для нерелятивістських швидкостей, тобто вважаючи, що кінетична енергія-альфа частинки дорівнює mv2/2, де v – швидкість її руху, отримуємо, що цієї енергії освіти буде достатньо, щоб розігнати альфа-частинку до швидкості 2 * 107 м/c, що становить 6,7 % від швидкості світла у вакуумі. Зазначимо, що ставити питання про те, на скільки збільшиться маса альфа-частинки при таких швидкостях, не має сенсу, оскільки збільшенням її маси можна знехтувати, так як вона складе всього 0,015/6,68 * 100 = 0,2 %.
