Massdefekt: den massa som saknas.

Väg en helium-4-atom mycket noggrant och väg sedan dess delar var för sig. Du kommer att upptäcka att de inte summerar till samma massa.

Med hjälp av atommas­sor, där elektronerna finns med på båda sidor så att de tar ut varandra:

• 2 väte-1-atomer (2 protoner + 2 elektroner): 2 × 1,007825 u = 2,015650 u
• 2 neutroner: 2 × 1,008665 u = 2,017330 u
• Totalt: 4,032980 u
• Uppmätt massa för en helium-4-atom: 4,002603 u

Skillnaden, 0,030378 u, är massdefekten. Den sammansatta kärnan är lättare än delarna.

Vart tog massan vägen? Einsteins samband E = mc² säger att massa och energi är två sidoytor av samma sak. Om ett system avger energi minskar dess massa med E/c². När två protoner och två neutroner faller samman till en heliumkärna frigör de energi (som gammastrålning och rörelse), och den kvarvarande kärnan väger mindre med detta belopp.

Omvandlingsfaktorn är bra att komma ihåg: 1 u massa motsvarar 931.494 MeV energi (skrivet 931,494 MeV/c²). Alltså

0,030378 u × 931,494 MeV/u ≈ 28,3 MeV.

Det är helium-4:s bindningsenergi. Det är exakt den energi du skulle behöva tillföra för att dra isär kärnan till fria nukleoner. Delat med 4 nukleoner blir det 7,07 MeV per nukleon, talet vi kallar B/A. Ett högre B/A betyder en hårdare bunden kärna.

Skala. En elektronvolt (eV) är energin hos en elektron som passerar genom en volt, och en megaelektronvolt (MeV) är en miljon sådana. Inom kemin frigör förbränningen av en kolatom i syre ungefär 4 eV. När en helium-4-kärna bildas frigörs 28 miljoner eV. Kärnenergin per atom är miljontals gånger större än den kemiska energin per atom, och det är just därför kärnbränsle är så koncentrerat.

I vardagliga enheter skulle 1 gram massa som helt omvandlades till energi motsvara ungefär 9 × 10¹³ J, vilket räcker för att driva ett hushåll i ungefär två tusen år. I verkligheten omvandlar ingen process ett gram materia fullständigt, men det visar vad faktorn c² betyder.