Este posibil să fi auzit că CERN a anunțat descoperirea (confirmarea, de fapt, a se vedea adiția de mai jos) a unei particule ciudate cunoscută sub numele de Z (4430). O lucrare care rezumă rezultatele a fost publicată pe arxivul fizic, care este un depozit pentru lucrări de fizică preimprimate (neevaluate încă). Noua particulă este de aproximativ 4 ori mai masivă decât un proton, are o încărcare negativă și pare a fi o particulă teoretică cunoscută sub numele de tetraquark. Rezultatele sunt încă tinere, dar dacă această descoperire ar menține, ar putea avea implicații pentru înțelegerea stelelor noastre neutronice.
Blocurile de materie sunt formate din leptoni (cum ar fi electronii și neutrinii) și quark-urile (care formează protoni, neutroni și alte particule). Quark-urile sunt foarte diferite de alte particule prin faptul că au o sarcină electrică care este 1/3 sau 2/3 cea a electronului și a protonului. De asemenea, au un alt tip de „încărcare” cunoscută sub numele de culoare. La fel cum sarcinile electrice interacționează printr-o forță electromagnetică, sarcinile de culoare interacționează prin forța nucleară puternică. Încărcarea de culoare a quarkurilor funcționează pentru a menține împreună nucleii de atomi. Încărcarea culorilor este mult mai complexă decât cea electrică. În cazul încărcării electrice există pur și simplu pozitiv (+) și opusul său, negativ (-). Cu culoarea, există trei tipuri (roșu, verde și albastru) și opusele lor (anti-roșu, anti-verde și anti-albastru).
Din cauza modului în care funcționează forța puternică, nu putem observa niciodată un quark liber. Forța puternică impune ca quark-urile să se grupeze întotdeauna pentru a forma o particulă care este neutru de culoare. De exemplu, un proton este format din trei quark-uri (două în sus și unul în jos), unde fiecare quark este o culoare diferită. Cu lumină vizibilă, adăugarea de lumină roșie, verde și albastră vă oferă lumină albă, care este incoloră. În același mod, combinarea unui quark roșu, verde și albastru vă oferă o particulă neutră de culoare. Această similitudine cu proprietățile de culoare ale luminii este motivul pentru care sarcina de quark este numită după culori.
Combinarea unui quark de fiecare culoare în grupuri de trei este o modalitate de a crea o particulă neutră de culoare, iar acestea sunt cunoscute sub numele de baroni. Protonii și neutronii sunt cei mai comuni barioni. Un alt mod de a combina quark-urile este de a asocia un quark de o anumită culoare cu un quark de culoare anti-culoare. De exemplu, un quark verde și un quark anti-verde s-ar putea combina pentru a forma o particulă neutră de culoare. Aceste particule cu două quark sunt cunoscute sub numele de mezoane și au fost descoperite pentru prima dată în 1947. De exemplu, pionul încărcat pozitiv constă dintr-un quark în sus și un quark antiparticule.
În conformitate cu regulile forței puternice, există alte moduri în care se pot combina quarkurile pentru a forma o particulă neutră. Unul dintre acestea, tetraquark-ul, combină patru quark-uri, unde două particule au o anumită culoare, iar celelalte două au anti-culori corespunzătoare. Au fost propuse altele, cum ar fi pentaquark (3 culori + o pereche anti-culoare) și hexaquark (3 culori + 3 anti-culori). Dar până acum toate acestea au fost ipotetice. În timp ce astfel de particule ar fi neutre în culori, este posibil, de asemenea, să nu fie stabile și să se descompună pur și simplu în baroni și mezoane.
Au existat câteva indicii experimentale de tetraquark, dar acest rezultat cel mai recent este cea mai puternică dovadă a 4 quark-uri care formează o particulă neutră de culoare. Aceasta înseamnă că quark-urile se pot combina în moduri mult mai complexe decât ne-am fi așteptat inițial, iar acest lucru are implicații pentru structura internă a stelelor cu neutroni.
Foarte simplu, modelul tradițional al unei stele cu neutroni este că este format din neutroni. Neutronii constau din trei quark-uri (două în jos și unul în sus), dar se consideră, în general, că interacțiunile de particule dintr-o stea neutronă sunt interacțiuni între neutroni. Odată cu existența tetraquarks, este posibil ca neutronii din miez să interacționeze suficient de puternic pentru a crea tetraquarks. Acest lucru ar putea duce chiar la producerea de pentaquarks și hexaquarks, sau chiar că quark-urile ar putea interacționa individual fără a fi legați în particule neutre de culoare. Aceasta ar produce un obiect ipotetic cunoscut sub numele de o stea de quark.
Toate acestea sunt ipotetice în acest moment, dar dovezile verificate ale tetraquark-urilor vor obliga astrofizicienii să reexamineze unele presupuneri pe care le avem despre interioarele stelelor neutronice.
Addendum: S-a subliniat că rezultatele CERN nu sunt o descoperire originală, ci mai degrabă o confirmare a rezultatelor anterioare de către Belle Collaboration. Rezultatele Belle pot fi găsite într-o lucrare din 2008 în Physical Review Letters, precum și într-o lucrare din 2013 în Physical Review D. Deci credite unde se datorează creditul.
