Du har måske hørt, at CERN annoncerede opdagelsen (bekræftelse, faktisk. Se tillæg nedenfor) af en mærkelig partikel kendt som Z (4430). Et papir, der opsummerer resultaterne, er blevet offentliggjort på physics arxiv, som er et lager til fortrykt (endnu ikke peer review) fysikpapirer. Den nye partikel er omkring 4 gange mere massiv end en proton, har en negativ ladning og ser ud til at være en teoretisk partikel kendt som et tetraquark. Resultaterne er stadig unge, men hvis denne opdagelse holder op, kan det have konsekvenser for vores forståelse af neutronstjerner.
Stoffets byggesten er lavet af leptoner (som elektron og neutrino) og kvarker (som udgør protoner, neutroner og andre partikler). Kvarker er meget forskellige fra andre partikler, idet de har en elektrisk ladning, der er 1/3 eller 2/3 af elektron og proton. De har også en anden slags "opladning" kendt som farve. Ligesom elektriske ladninger interagerer gennem en elektromagnetisk kraft, interagerer farveladninger gennem den stærke atomkraft. Det er farveladningen for kvarker, der arbejder for at holde atomernes kerner sammen. Farveopladning er meget mere kompleks end elektrisk ladning. Ved elektrisk ladning er der simpelthen positiv (+) og det modsatte, negative (-). Med farve er der tre typer (rød, grøn og blå) og deres modsætninger (anti-rød, anti-grøn og anti-blå).
På grund af den måde, hvorpå den stærke styrke fungerer, kan vi aldrig observere en fri kvark. Den stærke kraft kræver, at kvarker altid grupperes for at danne en partikel, der er farveneutral. For eksempel består en proton af tre kvarker (to op og en ned), hvor hver kvark har en anden farve. Med synligt lys giver tilføjelse af rødt, grønt og blåt lys hvidt lys, der er farveløst. På samme måde ved at kombinere en rød, grøn og blå kvark giver du en partikel, der er farveneutral. Denne lighed med lysets farveegenskaber er grunden til, at kvarkopladning er opkaldt efter farver.
At kombinere en kvark af hver farve i grupper på tre er en måde at skabe en farverneutral partikel på, og disse er kendt som baryoner. Protoner og neutroner er de mest almindelige baryoner. En anden måde at kombinere kvarker på er at parre en kvark af en bestemt farve med en kvark af dens antifarve. For eksempel kunne en grøn quark og en anti-green quark kombineres for at danne en farveneutral partikel. Disse to-kvark-partikler er kendt som mesoner og blev først opdaget i 1947. For eksempel består den positivt ladede pion af en op-kvark og en antipartikel ned-kvark.
Under reglerne for den stærke styrke er der andre måder, som kvarker kan kombineres for at danne en neutral partikel. Den ene af disse, tetraquark, kombinerer fire kvarker, hvor to partikler har en bestemt farve, og de andre to har de tilsvarende anti-farver. Andre, såsom pentaquark (3 farver + et farve-anti-farvepar) og hexaquark (3 farver + 3 anti-farver) er blevet foreslået. Men indtil videre har alle disse været hypotetiske. Selvom sådanne partikler ville være farveneutrale, er det også muligt, at de ikke er stabile og blot vil henfalde til baryoner og mesoner.
Der har været nogle eksperimentelle antydninger til tetraquarks, men dette seneste resultat er det stærkeste bevis på, at 4 kvarker danner en farveneutral partikel. Dette betyder, at kvarker kan kombinere på meget mere komplekse måder, end vi oprindeligt forventede, og dette har konsekvenser for neutronstjernes indre struktur.
Meget enkelt er den traditionelle model for en neutronstjerne, at den er lavet af neutroner. Neutroner består af tre kvarker (to ned og en op), men det menes generelt, at partikelinteraktioner i en neutronstjerne er interaktioner mellem neutroner. Med eksistensen af tetraquarks er det muligt for neutroner i kernen at interagere stærkt nok til at skabe tetraquarks. Dette kan endda føre til produktion af pentaquarks og hexaquarks, eller endda at kvarks kunne interagere individuelt uden at blive bundet i farveneutrale partikler. Dette ville frembringe et hypotetisk objekt kendt som en kvarkstjerne.
Dette er alt sammen hypotetisk på dette tidspunkt, men bekræftede beviser for tetrakerker vil tvinge astrofysikere til at undersøge nogle af de antagelser, vi har om det indre af neutronstjerner.
addendum: Det er blevet påpeget, at CERNs resultater ikke er en original opdagelse, men snarere en bekræftelse af tidligere resultater fra Belle Collaboration. Belle-resultaterne kan findes i et 2008-papir i Physical Review Letters, samt et 2013-papir i Physical Review D. Så kredit, hvor kredit skyldes.
