При взгляде на кривую рисунка сразу бросается в глаза, что мы можем ожидать выделения энергии только в таких ядерных превращениях, в результате которых будут образованы самые устойчивые ядра — ядра средней величины, то есть при соединении (синтезе) легких ядер или при делении тяжелых.

Если бы нам удалось узнать энергию системы до и после ядерного превращения, мы могли бы определить величину выделяющейся при этом энергии. Но как определить полную энергию системы или тела?

Около 60 лет тому назад Эйнштейн установил закон взаимосвязи массы и энергии. И теперь по изменению массы — а ее мы легко измеряем — можно точно судить об изменении полной энергии. Закон этот играет настолько большую роль в изучении ядерной физики, что его наравне с законами сохранения энергии и массы считают одним из основных. Он выражается очень простой формулой: где т — масса вещества и с — скорость света, равная 300 тысячам километров в секунду, или 3-Ю10 сантиметров в секунду.

Из этого закона следует, что если какое-нибудь тело или частица приобретает или теряет энергию, то вместе.

Громадный знаменатель в формуле (с2 = 9 1020) говорит о том, что нужно очень большое изменение энергии (Е), чтобы можно было заметить изменение массы (т).

Например, в химической реакции образования воды выделяется довольно много энергии, и можно утверждать, что масса молекулы воды меньше массы составных ее частей — 2 атомов водорода и 1 атома кислорода. И все же эта энергия недостаточно велика, чтобы мы даже очень точными приборами смогли обнаружить такое различие в массах.

В ядерных же реакциях энергии выделяется в миллионы раз больше, чем в химических, и поэтому изменение массы здесь весьма существенно.
Возьмем, например, ядро гелия. Оно состоит из двух протонов и двух нейтронов и весит 4,004 . Сумма же масс всех 4 частиц равна 4,034. Таким образом, убыль массы при образовании ядра гелия составила 0,03. Пользуясь формулой взаимосвязи массы и энергии, определим, какой энергии соответствует это уменьшение массы. Оказывается, при образовании 1 килограмма гелия изменение массы составляет 80 граммов. При этом выделяется энергия, равная примерно 4,47 1028Мэв , или 1,7 1011 больших калорий, что равноценно теплу, получающемуся при сгорании 20 тысяч тонн угля.

Наибольшая энергия должна, очевидно, выделяться в случае образования средних ядер. При синтезе хрома из протонов и нейтронов выделяется энергия, равная 2,1-10 11 больших калорий на килограмм ядер.

За единицу массы в атомной физике, так же как и в химии, обычно принимается /i6 массы атома кислорода.

В разных областях науки ученые пользуются различными, наиболее удобными единицами измерения энергии. В атомной физике, где исследуется электронная оболочка атома и рассматривается сравнительно медленное движение электрона, в качестве единицы измерения энергии принята такая энергия, которую приобретает электрон при прохождении в электрическом поле разности потенциалов в 1 вольт. Эта единица называется электроновольт (эв).