E=mc2 : définition et explications (2024)

Définition

La formule E=mc2 (E = m.c²) est une équation d'équivalence masse-énergie selon la théorie de la relativité développée par Albert Einstein. Elle exprime que l'énergie est égale à la masse multipliée par la vitesse de la lumière au carré.

E=mc² est une formule physique que tout le monde connaît, qualifiée de "l'équation la plus célèbre au monde".

L'équation E=mc² :

E=mc², où E est l'énergie, m est la masse et la constante de la vitesse de la lumière dans le vide c = 2,997 924 58 × 10⁸ m/s ≅ 3 × 10⁸ m /s = 3 × 10⁵ km/s

Explications

L'équation E = m.c² signifie que l'énergie totale d'un objet physique (système physique, corps) au repos est égale à sa masse multipliée par le facteur dimensionnel du carré de la vitesse de lumière dans le vide. La constante c de la vitesse de la lumière dans le vide, égale à 299 792 458 m/s.

Dans cette formule, écrite par Albert Einstein (1879–1955), c, la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide, convertit les kilogrammes en joules (puisque les quantités de masse et d'énergie sont différentes).

L'équation E = m.c² est un résultat fondamental du concept de relativité restreinte et est obtenue dans la dérivation physique de la relativité à partir des postulats de la relativité restreinte. Une dérivation physique est une dérivation dans laquelle vous commencez avec des axiomes de base, mais en introduisez d'autres si vous avancez comme cela semble raisonnable par l'intuition physique (c'est-à-dire une supposition éclairée) ou par clairvoyance (c'est-à-dire que vous croyez savoir où vous devez arriver). L'équation ne résulte pas des mathématiques pures.

Selon ce que l'on entend par les termes "masse" et "énergie", cette notion peut être interprétée de deux manières :

• d'une part, le concept signifie que la masse d'un corps (masse invariante, aussi appelée masse au repos) est égale (à un facteur constant c² près) à l'énergie "qu'il contient", c'est-à-dire son énergie mesurée ou calculée dans le système de référence qui l'accompagne (système de référence au repos), ce qu'on appelle l'énergie au repos, ou au sens large l'énergie interne de ce corps;
• d'autre part, on peut affirmer que tout type d'énergie (pas nécessairement interne) d'un objet physique (pas nécessairement un corps) correspond à une certaine masse; par exemple, pour tout objet en mouvement, la notion de masse relativiste a été introduite, égale (jusqu'à un facteur c²) à l'énergie totale de cet objet (y compris cinétique).

La formule est attribuée à Albert Einstein, qui l'a publiée en 1905 dans l'article intitulé "Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig ?" (l'inertie d'un corps dépend-elle de sa quantité d'énergie ?). Bien qu'Einstein n'ait pas été le premier à proposer la relation entre la masse et l'énergie, et que plusieurs formules similaires soient apparues avant la théorie d'Einstein, il a été le premier à proposer que l'équivalence de la masse et de l'énergie est un principe général qui est une conséquence de la symétries de l'espace et du temps.

Le 20 novembre 2008, une équipe internationale de physiciens du Centre de Physique Théorique de Marseille, avec l'aide du supercalculateur "Blue Gene", a confirmé pour la première fois en pratique, que la masse du proton provient de l'énergie libérée par les quarks et les gluons, prouvant que la masse vient de l'énergie, comme l'a théorisé Einstein il y a plus de cent ans : E=mc².

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