Энергия в процессе соединения протонов
Энергия в процессе соединения протонов и нейтронов в ядро выделяется в виде энергии испускаемой при этом частицы — фотона, или же в виде кинетической энергии образующихся в результате реакции частиц. Если учесть эту энергию, то с законами сохранения массы и энергии все получается в порядке.
Энергия, которую мы не учли и которая породила этот парадокс с массой, называется энергией связи. Она создается за счет работы ядерных сил в процессе образования связанной системы - ядра из бывших до этого свободными частиц.
На самом деле это совершенно заурядное явление, с которым мы сталкиваемся ежедневно. Когда камень падает па Землю, возникает связанная система — камень — планета Земля, а энергия связи выделяется в виде энергии разрушения грунта и тепла. И когда дрова сгорают в ночке, возникает связанная система — атомы углерода и кислорода соединяются в молекулу углекислого газа С02. При этом энергия связи (около 1 эВ на молекулу) выделяется в виде тепла, а масса молекулы С02 получается, соответственно, на 1 эВ/с2 меньше, чем сумма масс атомов углерода и кислорода. Только в случае Земли и камин или углерода и кислорода изменение массы при выделении энергии связи ничтожно мало, и поэтому мы ОГО не замечаем.
В случае ядерных реакций оно уже вполне заметно. Кубический метр дейтерия имеет массу на 1,14 г больше, чем кубический метр гелия, а ведь число протонов, нейтронов и электронов, содержащихся в этом кубическом метре, в обоих случаях одинаково!