الناقص الكتلي: الكتلة المفقودة.

زِن ذرة هيليوم-4 بعناية شديدة، ثم زِن أجزاءها كلًّا على حدة. ستجد أن مجموعها لا يساوي كتلتها.

باستخدام الكتل الذرية، التي تُبقي الإلكترونات على الجانبين حتى تُلغى:

• ذرتان من الهيدروجين-1 (2 بروتون + 2 إلكترون): 2 × 1.007825 u = 2.015650 u
• 2 نيوترونات: 2 × 1.008665 u = 2.017330 u
• المجموع: 4.032980 u
• الكتلة المقاسة لذرة هيليوم-4 واحدة: 4.002603 u

الفرق، 0.030378 u، هو نقص الكتلة. فالنواة المجمّعة أخف من مكوّناتها.

أين ذهبت الكتلة؟ تقول علاقة أينشتاين E = mc² إن الكتلة والطاقة وجهان لشيء واحد. إذا تخلى نظام عن الطاقة، تنخفض كتلته بمقدار E/c². عندما يتحد بروتونان ونيوترونان ليكوّنوا نواة الهيليوم، يطلقون الطاقة (على شكل أشعة غاما وحركة)، وتكون كتلة النواة المتبقية أقل بذلك المقدار.

من المفيد تذكّر معامل التحويل: 1 u من الكتلة يقابل 931.494 MeV من الطاقة (ويُكتب 931.494 MeV/c²). لذلك

0.030378 u × 931.494 MeV/u ≈ 28.3 MeV.

هذه هي طاقة الربط لنواة الهيليوم-4. وهي تساوي تمامًا الطاقة التي سيتعين عليك إدخالها لتفكيك النواة إلى نوكليونات حرة. وبقسمة هذه الطاقة على 4 نوكليونات نحصل على 7.07 MeV لكل نوكليون، وهو العدد الذي نسميه B/A. تعني قيمة B/A الأعلى أن النواة أكثر إحكامًا في ترابطها.

فحص المقياس. الإلكترون فولت (eV) هو طاقة إلكترون واحد عند مروره عبر فولت واحد، والميغا إلكترون فولت (MeV) يساوي مليونًا من الإلكترون فولت. في الكيمياء، يطلق احتراق ذرة واحدة من الكربون في الأكسجين نحو 4 eV من الطاقة. ويطلق تكوّن نواة الهيليوم-4 28 مليون eV. وتكون الطاقة النووية لكل ذرة أكبر بملايين المرات من الطاقة الكيميائية لكل ذرة، وهذه الحقيقة وحدها تفسّر سبب تركّز الطاقة في الوقود النووي.

وبالوحدات اليومية، يؤدي تحويل 1 غرام من الكتلة بالكامل إلى طاقة إلى نحو 9 × 10¹³ J، وهي كمية تكفي لتشغيل منزل مدة تقارب ألفي عام. في الحياة الواقعية، لا تحوّل أي عملية غرامًا من المادة بالكامل، لكن هذا يوضح معنى العامل c².