Možná jste slyšeli, že CERN oznámil objev (vlastně potvrzení, viz. Dodatek níže.) Podivné částice známé jako Z (4430). Byl publikován příspěvek shrnující výsledky týkající se fyziky arxiv, který je úložištěm předtištěných (dosud recenzovaných) fyzických dokumentů. Nová částice je asi čtyřikrát hmotnější než proton, má negativní náboj a jeví se jako teoretická částice známá jako tetraquark. Výsledky jsou stále mladé, ale pokud tento objev potvrdí, mohlo by to mít důsledky pro naše pochopení neutronových hvězd.
Stavební bloky hmoty jsou vyrobeny z leptonů (jako je elektron a neutrin) a kvarků (které tvoří protony, neutrony a další částice). Kvarky se od ostatních částic velmi liší tím, že mají elektrický náboj 1/3 nebo 2/3 náboje elektronů a protonů. Mají také jiný druh „náboje“ známý jako barva. Stejně jako elektrické náboje interagují prostřednictvím elektromagnetické síly, barevné náboje interagují prostřednictvím silné jaderné síly. Je to barevný náboj kvarků, který drží jádra atomů pohromadě. Barevný náboj je mnohem složitější než elektrický náboj. S elektrickým nábojem je prostě kladný (+) a jeho opak, záporný (-). S barvou existují tři typy (červená, zelená a modrá) a jejich protiklady (anti-red, anti-green a anti-blue).
Kvůli způsobu, jakým silná síla funguje, nemůžeme nikdy pozorovat volný kvark. Silná síla vyžaduje, aby se kvarky vždy seskupily a vytvořily částici, která je barevně neutrální. Například, proton sestává ze tří kvarků (dva nahoru a jeden dolů), kde každý kvark má jinou barvu. Při viditelném světle vám přidání červeného, zeleného a modrého světla poskytne bílé světlo, které je bezbarvé. Stejným způsobem, kombinací červeného, zeleného a modrého kvarku získáte částici, která je barevně neutrální. Tato podobnost s barevnými vlastnostmi světla je důvod, proč je kvarkový náboj pojmenován podle barev.
Spojení kvarku každé barvy do skupin po třech je jedním ze způsobů, jak vytvořit barevně neutrální částici, a ty se nazývají baryony. Protony a neutrony jsou nejčastější baryony. Dalším způsobem, jak zkombinovat kvarky, je spárovat kvark určité barvy s kvarkem jeho anti-barvy. Například, zelený kvark a anti-zelený kvark by se mohl spojit a tvořit barevně neutrální částici. Tyto částice dvou kvarků jsou známé jako mezony a byly poprvé objeveny v roce 1947. Například kladně nabitý pion se skládá z kvarků nahoru a kvartérů s antičásticemi dolů.
Podle pravidel silné síly existují i jiné způsoby, jak by se kvarky mohly spojit a vytvořit neutrální částici. Jeden z nich, tetraquark, kombinuje čtyři kvarky, kde dvě částice mají zvláštní barvu a další dva mají odpovídající antikvariáty. Byly navrženy další, jako je pentaquark (3 barvy + pár barevných barev) a hexaquark (3 barvy + 3 barvy barev). Dosud však všechny byly hypotetické. I když by takové částice byly barevně neutrální, je také možné, že nejsou stabilní a jednoduše by se rozpadly na baryony a mesony.
Tam byly některé experimentální náznaky tetraquarků, ale tento nejnovější výsledek je nejsilnější důkaz 4 kvarky tvořící barevně neutrální částici. To znamená, že kvarky se mohou kombinovat mnohem složitějším způsobem, než jsme původně očekávali, a to má důsledky pro vnitřní strukturu neutronových hvězd.
Velmi jednoduše, tradiční model neutronové hvězdy je, že je vyroben z neutronů. Neutrony sestávají ze tří kvarků (dva dolů a jeden nahoru), ale obecně se předpokládá, že interakce částic v neutronové hvězdě jsou interakce mezi neutrony. S existencí tetraquarků je možné, že neutrony v jádru interagují dostatečně silně, aby vytvořily tetraquark. To by dokonce mohlo vést k produkci pentaquarků a hexaquarků, nebo dokonce, že by kvarky mohly interagovat jednotlivě, aniž by se vázaly na barevné neutrální částice. To by vytvořilo hypotetický objekt známý jako kvarková hvězda.
To je v tomto bodě vše hypotetické, ale ověřené důkazy tetraquarků donutí astrofyziky k přehodnocení některých předpokladů, které máme o vnitřcích neutronových hvězd.
Dodatek: Bylo zdůrazněno, že výsledky CERNu nejsou původním objevem, ale spíše potvrzením dřívějších výsledků spoluprací Belle. Výsledky Belle lze nalézt v dokumentu z roku 2008 v dopisech Physical Review Letters, stejně jako v dokumentu 2013 z Physical Review D. Takže úvěr tam, kde je úvěr splatný.
