质量亏损：消失的质量

仔细称量一个氦-4原子，然后分别称量它的组成部分。你会发现它们的总和并不相等。

使用原子质量，这样两边的电子可以相互抵消：

• 2个氢-1原子（2个质子 + 2个电子）：2 × 1.007825 u = 2.015650 u
• 2个中子：2 × 1.008665 u = 2.017330 u
• 总和：4.032980 u
• 一个氦-4原子的实测质量：4.002603 u

差值 0.030378 u 就是质量亏损。组装后的原子核比碎片更轻。

质量去哪了？ 爱因斯坦的公式 E = mc² 表明质量和能量是同一事物的两面。如果一个系统释放能量，其质量会减少 E/c²。当两个质子和两个中子结合成氦原子核时，它们会释放能量（以伽马射线和动能的形式），留下的原子核质量因此减少。

一个方便的换算系数值得记住：1 u 的质量对应 931.494 MeV 的能量（写作 931.494 MeV/c²）。因此

0.030378 u × 931.494 MeV/u ≈ 28.3 MeV。

这就是氦-4的结合能。它恰好是将原子核拆分为自由核子所需的能量。除以4个核子，得到每个核子 7.07 MeV，这就是我们所说的 B/A。B/A 越高，表示原子核结合得越紧密。

尺度对比。 电子伏特（eV）是一个电子通过1伏特电压获得的能量，兆电子伏特（MeV）是一百万个电子伏特。在化学中，一个碳原子在氧气中燃烧大约释放 4 eV。形成一个氦-4原子核释放 2800万 eV。每个原子的核能比每个原子的化学能大数百万倍，这正是核燃料如此浓缩的原因。

用日常单位表示，1克质量完全转化为能量约为 9 × 10¹³ J，足以让一个家庭使用大约两千年。在现实生活中，没有任何过程能将1克物质完全转化，但这展示了系数 c² 的含义。