Можливо, ви чули, що CERN оголосив про відкриття (фактично підтвердження. Див. Додаток нижче.) Дивної частинки, відомої як Z (4430). Документ, що підсумовує результати, був опублікований на арксиві фізики, який є сховищем для додрукових (ще не рецензованих) статей з фізики. Нова частинка приблизно в 4 рази масивніша від протона, має негативний заряд і, здається, є теоретичною частинкою, відомою як тетракварк. Результати ще є молодими, але якщо це відкриття буде підтверджене, це може мати наслідки для нашого розуміння нейтронних зірок.
Будівельні блоки речовини складаються з лептонів (таких як електрон та нейтрино) та кварків (які складають протони, нейтрони та інші частинки). Кварки сильно відрізняються від інших частинок тим, що вони мають електричний заряд, який на 1/3 або 2/3 більший від електрона і протона. Вони також мають різний вид «заряду», відомий як колір. Так само, як електричні заряди взаємодіють через електромагнітну силу, кольорові заряди взаємодіють через сильну ядерну силу. Саме кольоровий заряд кварків працює, щоб утримувати ядра атомів разом. Кольоровий заряд набагато складніший за електричний заряд. З електричним зарядом існує просто позитивний (+) і його протилежний, негативний (-). За кольором розрізняють три типи (червоний, зелений та синій) та їх протилежності (анти-червоний, анти-зелений та анти-синій).
Через те, як працює сильна сила, ми ніколи не можемо спостерігати вільну кварку. Сильна сила вимагає, щоб кварки завжди групувалися, щоб утворити частинку, нейтральну за кольором. Наприклад, протон складається з трьох кварків (два вгору і один вниз), де кожен кварк має різний колір. За допомогою видимого світла додавання червоного, зеленого та синього світла дає біле світло, яке є безбарвним. Таким же чином поєднання червоного, зеленого та синього кварків дає вам частинку, нейтральну за кольором. Ця схожість із кольоровими властивостями світла є причиною того, що заряд кварків названий кольорами.
Об'єднання кварків кожного кольору в три групи - це один із способів створення кольорової нейтральної частинки, і вони відомі як баріони. Протони та нейтрони - найпоширеніші баріони. Ще один спосіб поєднання кварків - це поєднання кварків певного кольору з кварком його антикольорового кольору. Наприклад, зелений кварк і анти-зелений кварк можуть поєднуватися, утворюючи нейтральну за кольором частинку. Ці частинки двох кварків відомі як мезони, і вперше були виявлені в 1947 р. Наприклад, позитивно заряджений піон складається з кварку вгору та кварка античастинок вниз.
За правилами сильної сили існують інші способи, як кварки могли б поєднуватися, утворюючи нейтральну частинку. Один з них, тетракварк, поєднує чотири кварки, де дві частинки мають певний колір, а дві інші мають відповідні антибарви. Запропоновані інші, такі як пентакварк (3 кольори + кольорова антикольорова пара) та гексакварк (3 кольори + 3 антибарвні). Але поки що все це було гіпотетичним. Хоча такі частинки будуть нейтральними за кольором, можливо також, що вони не стійкі і просто розпадаються на баріони та мезони.
Існували деякі експериментальні натяки на тетракварки, але цей останній результат є найсильнішим свідченням того, що 4 кварки утворюють кольорову нейтральну частинку. Це означає, що кварки можуть поєднуватися набагато складнішими способами, ніж ми спочатку очікували, і це має наслідки для внутрішньої структури нейтронних зірок.
Дуже просто, традиційна модель нейтронної зірки полягає в тому, що вона виготовлена з нейтронів. Нейтрони складаються з трьох кварків (два вниз і один вгору), але зазвичай вважається, що взаємодія частинок всередині нейтронної зірки є взаємодією між нейтронами. За існування тетракварків можливе, що нейтрони всередині ядра взаємодіють досить сильно, щоб створити тетракварки. Це навіть може призвести до отримання п’ятикварків та шестикварків, або навіть, що кварки могли взаємодіяти окремо, не зв’язуючись із кольоровими нейтральними частинками. Це дозволило б створити гіпотетичний об'єкт, відомий як зірка кварків.
Це все гіпотетично на даний момент, але перевірені докази тетракварків змусять астрофізиків переглядати деякі припущення, які ми маємо про інтер'єри нейтронних зірок.
Додаток: Було зазначено, що результати CERN - це не оригінальне відкриття, а скоріше підтвердження попередніх результатів співробітництва Belle. Результати Belle можна знайти у статті 2008 року у „Фізичному огляді листів”, а також у документі 2013 року в „Physical Review D.”.
