Може би сте чували, че CERN обяви откриването (потвърждение всъщност. Вижте допълнение по-долу.) На странна частица, известна като Z (4430). Документ, обобщаващ резултатите, е публикуван на arxiv по физика, който е хранилище за предпечатни (все още неразгледани) физически документи. Новата частица е около 4 пъти по-масивна от протона, има отрицателен заряд и изглежда теоретична частица, известна като тетракварк. Резултатите са все още млади, но ако това откритие се задържа, това може да има последици за нашето разбиране на неутронните звезди.
Строителните елементи на материята са изградени от лептони (като електрон и неутрино) и кварки (които съставят протони, неутрони и други частици). Кваркът се различава много от другите частици по това, че имат електрически заряд, който е 1/3 или 2/3 от този на електрона и протона. Те притежават и различен вид "заряд", известен като цвят. Точно както електрическите заряди взаимодействат чрез електромагнитна сила, цветните заряди взаимодействат чрез силната ядрена сила. Именно цветният заряд на кварките работи за задържането на ядрата на атомите заедно. Цветният заряд е много по-сложен от електрическия заряд. С електрически заряд има просто положителен (+) и неговото противоположно, отрицателно (-). С цвят има три вида (червено, зелено и синьо) и техните противоположности (анти-червено, анти-зелено и анти-синьо).
Поради начина, по който действа силната сила, никога не можем да наблюдаваме безплатен кварк. Силната сила изисква кварците винаги да се групират заедно, за да образуват частица, която е неутрална по цвят. Например, протона се състои от три кварка (два нагоре и един надолу), където всеки кварк е с различен цвят. С видима светлина добавянето на червена, зелена и синя светлина ви дава бяла светлина, която е безцветна. По същия начин, комбинирането на червен, зелен и син кварк ви дава частица, която е неутрална по цвят. Това сходство с цветовите свойства на светлината е причина за зареждането на кварк с името на цветовете.
Комбинирането на кварк от всеки цвят в три групи е един от начините за създаване на цветна неутрална частица и те са известни като бариони. Протоните и неутроните са най-често срещаните бариони. Друг начин за комбиниране на кварки е да сдвоите кварк от определен цвят с кварк от неговия антицветен цвят. Например, зелен кварк и анти-зелен кварк могат да се комбинират, за да образуват цветна неутрална частица. Тези частици с две кварки са известни като мезони и са открити за първи път през 1947 г. Например положително зареденият пион се състои от нагоре кварк и анти-частица надолу кварк.
Съгласно правилата на силната сила, има и други начини, които кварците могат да се комбинират, за да образуват неутрална частица. Един от тях, тетракваркът, комбинира четири кварка, където две частици имат определен цвят, а другите две имат съответните антицветни цветове. Предложени са други, като пентакваркът (3 цвята + цветен антицветен чифт) и хексакваркът (3 цвята + 3 антицветни). Но досега всичко това е хипотетично. Макар че такива частици биха били неутрални по цвят, също така е възможно те да не са стабилни и просто да се разпадат в бариони и мезони.
Има някои експериментални намеци за тетракварки, но този последен резултат е най-силното доказателство за 4 кварка, образуващи цветна неутрална частица. Това означава, че кварките могат да се комбинират по много по-сложни начини, отколкото първоначално очаквахме, и това има отражение върху вътрешната структура на неутронните звезди.
Много просто, традиционният модел на неутронна звезда е, че е направен от неутрони. Неутроните се състоят от три кварка (два надолу и един нагоре), но обикновено се смята, че взаимодействията между частиците в неутронната звезда са взаимодействия между неутроните. Със съществуването на тетракварки е възможно неутроните в ядрото да взаимодействат достатъчно силно, за да създадат тетракварки. Това би могло дори да доведе до производството на пентакварки и шестокварки, или дори че кварките могат да взаимодействат поотделно, без да бъдат обвързани с цветни неутрални частици. Това би създало хипотетичен обект, известен като звезда на кварк.
Това е хипотетично в този момент, но проверените доказателства за тетракварки ще принудят астрофизиците да преразгледат някои предположения, които имаме за интериора на неутронните звезди.
Допълнение: Беше изтъкнато, че резултатите на CERN не са оригинално откритие, а по-скоро потвърждение на по-ранни резултати от Belle Collaboration. Резултатите от Belle могат да бъдат намерени в документ от 2008 г. в „Писма за физически преглед“, както и в документ от 2013 г. в „Физически преглед“ D. Така че кредитът, където се дължи кредит.
