Du har kanskje hørt at CERN kunngjorde funnet (bekreftelse, faktisk. Se vedlegg nedenfor.) Av en merkelig partikkel kjent som Z (4430). Et dokument som oppsummerer resultatene er publisert på fysikk arxiv, som er et depot for forhåndstrykk (ennå ikke fagfellevurdert) fysikkoppgaver. Den nye partikkelen er omtrent 4 ganger mer massiv enn en proton, har en negativ ladning og ser ut til å være en teoretisk partikkel kjent som et tetrakvark. Resultatene er fremdeles unge, men hvis denne oppdagelsen holder opp, kan det ha konsekvenser for vår forståelse av nøytronstjerner.
Stoffets byggesteiner er laget av leptoner (for eksempel elektron og nøytrino) og kvarker (som utgjør protoner, nøytroner og andre partikler). Kvarker er veldig forskjellige fra andre partikler ved at de har en elektrisk ladning som er 1/3 eller 2/3 av elektron og proton. De har også en annen type “lading” kjent som farge. Akkurat som elektriske ladninger samvirker gjennom en elektromagnetisk kraft, samvirker fargelader gjennom den sterke kjernekraften. Det er fargeladningen til kvarker som fungerer for å holde atomkjernene sammen. Fargelader er mye mer komplisert enn elektrisk lading. Med elektrisk ladning er det ganske enkelt positivt (+) og det motsatte, negative (-). Med farger er det tre typer (rød, grønn og blå) og motsetningene deres (anti-rød, anti-green og anti-blue).
På grunn av måten den sterke styrken fungerer på, kan vi aldri observere en fri kvark. Den sterke kraften krever at kvarker alltid grupperes for å danne en partikkel som er fargenøytral. For eksempel består en proton av tre kvarker (to opp og en ned), der hver kvark har en annen farge. Med synlig lys gir du rødt, grønt og blått lys hvitt lys, som er fargeløst. Ved å kombinere en rød, grønn og blå kvark gir du deg en partikkel som er fargenøytral. Denne likheten med lysets fargeegenskaper er grunnen til at kvarkladning er oppkalt etter farger.
Å kombinere en kvark av hver farge i grupper på tre er en måte å lage en fargenøytral partikkel på, og disse er kjent som baryoner. Protoner og nøytroner er de vanligste baryonene. En annen måte å kombinere kvarker på er å parre en kvark i en bestemt farge og en kvark med sin antifarge. For eksempel kan en grønn kvark og en anti-grønn kvark kombineres for å danne en fargenøytral partikkel. Disse to-kvark-partiklene er kjent som mesoner, og ble først oppdaget i 1947. For eksempel består den positivt ladede pionen av en opp-kvark og en antipartikkel ned-kvark.
Under reglene for den sterke styrken er det andre måter kvarker kan kombinere for å danne en nøytral partikkel. En av disse, tetraquark, kombinerer fire kvarker, der to partikler har en spesiell farge og de andre to har tilsvarende antifarger. Andre, som pentaquark (3 farger + et farge-antifarget par) og hexaquark (3 farger + 3 antifarger) er blitt foreslått. Men så langt har alle disse vært hypotetiske. Selv om slike partikler vil være fargenøytrale, er det også mulig at de ikke er stabile og ganske enkelt vil forfalle til baryoner og mesoner.
Det har vært noen eksperimentelle hint av tetraquarks, men dette siste resultatet er det sterkeste beviset på at 4 quarks danner en fargenøytral partikkel. Dette betyr at kvarker kan kombinere på mye mer komplekse måter enn vi opprinnelig forventet, og dette har implikasjoner for den indre strukturen til nøytronstjerner.
Den tradisjonelle modellen til en nøytronstjerne er ganske enkelt at den er laget av nøytroner. Nøytroner består av tre kvarker (to nedover og en oppover), men det er generelt antatt at partikkelinteraksjoner i en nøytronstjerne er interaksjoner mellom nøytroner. Med eksistensen av tetraquarks er det mulig for nøytroner i kjernen å samhandle sterkt nok til å skape tetraquarks. Dette kan til og med føre til produksjon av pentaquarks og hexaquarks, eller til og med at quarks kan samvirke individuelt uten å bli bundet inn i fargenøytrale partikler. Dette ville produsere en hypotetisk gjenstand kjent som en kvarkstjerne.
Alt dette er hypotetisk på dette tidspunktet, men bekreftet bevis på at tetraquarks vil tvinge astrofysikere til å undersøke noen forutsetninger vi har om interiøret i nøytronstjerner.
Tillegg: Det er blitt påpekt at CERNs resultater ikke er et originalt funn, men snarere en bekreftelse av tidligere resultater fra Belle Collaboration. Belle-resultatene kan finnes i et 2008-papir i Physical Review Letters, samt i 2013-papir i Physical Review D. Så kreditt der kreditt forfaller.
