Možda ste čuli da je CERN najavio otkriće (ustvari potvrdu. Dodatak vidi u nastavku) čudne čestice poznate kao Z (4430). Dokument koji sažima rezultate objavljen je na časopisu Physics arxiv, koji je spremište za prethodno tiskane (još nije bilo recenziranih) fizičkih radova. Nova čestica je oko 4 puta masivnija od protona, ima negativan naboj i čini se da je teorijska čestica poznata kao tetrakvark. Rezultati su još uvijek mladi, ali ako se ovo otkriće održi, moglo bi imati posljedica za naše razumijevanje neutronskih zvijezda.
Građa materije sastavljena je od leptona (poput elektrona i neutrina) i kvarkova (koji čine protone, neutrone i ostale čestice). Kvarkovi se jako razlikuju od ostalih čestica po tome što imaju električni naboj koji je 1/3 ili 2/3 struje elektrona i protona. Oni također posjeduju različitu vrstu "naboja" poznate i kao boja. Baš kao što električni naboji djeluju putem elektromagnetske sile, tako i naboji u boji djeluju kroz jaku nuklearnu silu. Naboj kvarkova u boji djeluje tako da drži jezgre atoma zajedno. Naboj u boji puno je složeniji od električnog naboja. S električnim nabojem jednostavno je pozitivno (+), a njegovo suprotno, negativno (-). U boji postoje tri vrste (crvena, zelena i plava) i njihove suprotnosti (anti-crvena, anti-zelena i anti-plava).
Zbog načina na koji djeluje jaka sila, nikad ne možemo promatrati besplatan kvark. Snažna sila zahtijeva da se kvarkovi uvijek grupiraju kako bi tvorili česticu koja je neutralna u boji. Na primjer, proton se sastoji od tri kvarka (dva gore i jedan dolje), gdje je svaki kvark različite boje. Uz vidljivu svjetlost, dodavanje crvene, zelene i plave svjetlosti daje vam bijelu svjetlost, koja je bezbojna. Na isti način, kombiniranjem crvenog, zelenog i plavog kvarka dobivate česticu koja je neutralna u boji. Ova sličnost svojstava boje svjetla je razlog zašto je naboj kvarka nazvan po bojama.
Kombinacija kvarka svake boje u tri grupe jedan je od načina stvaranja čestica neutralnih u boji, a one su poznate kao barijoni. Protoni i neutroni su najčešći barioni. Drugi način kombiniranja kvarkova je uparivanje kvarkova određene boje s kvarkom njegove boje. Na primjer, zeleni kvark i anti-zeleni kvark mogli bi se kombinirati kako bi tvorili česticu koja je neutralna u boji. Te čestice dva kvarka poznate su kao mezoni, a prvi put su otkrivene 1947. Na primjer, pozitivno nabijeni pion sastoji se od gore kvarka i antičestice dolje kvarka.
Prema pravilima jake sile, postoje i drugi načini kako bi se kvarkovi mogli kombinirati da bi stvorili neutralnu česticu. Jedan od njih, tetraquark, kombinira četiri kvarka, gdje dvije čestice imaju određenu boju, a ostale dvije odgovarajuće anti-boje. Predloženi su i drugi, kao što su pentakark (3 boje + par boja u boji) i heksakark (3 boje + 3 sredstva za zaštitu boja). Ali do sada su svi bili hipotetički. Iako bi takve čestice bile neutralne, moguće je i da nisu postojane i jednostavno bi se raspadale u barione i mezone.
Bilo je nekoliko eksperimentalnih nagovještaja o tetravarima, ali ovaj najnoviji rezultat je najjači dokaz da 4 kvarka tvore česticu u boji. To znači da se kvarkovi mogu kombinirati na mnogo složenije načine nego što smo prvotno očekivali, a to ima posljedice na unutarnju strukturu neutronskih zvijezda.
Vrlo jednostavno, tradicionalni model neutronske zvijezde je da je izrađen od neutrona. Neutroni se sastoje od tri kvarka (dva prema dolje i jedan prema gore), ali obično se smatra da su interakcije čestica unutar neutronske zvijezde interakcije između neutrona. Postojanjem tetrakuraka moguće je da neutroni unutar jezgre djeluju dovoljno snažno da stvaraju tetrakurove. To bi moglo čak dovesti do proizvodnje pentakvama i šesterokuta, ili čak da bi kvarkovi mogli međusobno djelovati, a da se ne vežu u čestice neutralne boje. Tako bi nastao hipotetički objekt poznat kao zvijezda kvarka.
Ovo je u ovom trenutku sve hipotetičko, ali provjereni dokazi o tetravarima prisiljavat će astrofizičare da preispitaju neke pretpostavke koje imamo o unutrašnjosti neutronskih zvijezda.
Dodatak: Istaknuto je da rezultati CERN-a nisu originalno otkriće, već potvrda ranijih rezultata suradnje Belle. Rezultati Belle mogu se naći u radu iz 2008. godine u Physical Review Letters, kao i u dokumentu iz 2013. u Physical Review D. Dakle, pripisujte se kreditu.
