Potresti aver sentito che il CERN ha annunciato la scoperta (conferma, in realtà. Vedi addendum sotto.) Di una strana particella conosciuta come Z (4430). Un documento che sintetizza i risultati è stato pubblicato sull'Arxiv di fisica, che è un deposito per documenti di fisica prestampati (non ancora sottoposti a peer review). La nuova particella è circa 4 volte più massiccia di un protone, ha una carica negativa e sembra essere una particella teorica nota come tetraquark. I risultati sono ancora giovani, ma se questa scoperta regge potrebbe avere implicazioni per la nostra comprensione delle stelle di neutroni.
I mattoni della materia sono costituiti da leptoni (come l'elettrone e i neutrini) e i quark (che formano protoni, neutroni e altre particelle). I quark sono molto diversi dalle altre particelle in quanto hanno una carica elettrica che è 1/3 o 2/3 quella dell'elettrone e del protone. Possiedono anche un diverso tipo di "carica" noto come colore. Proprio come le cariche elettriche interagiscono attraverso una forza elettromagnetica, le cariche di colore interagiscono attraverso la forte forza nucleare. È la carica di colore dei quark che lavora per tenere uniti i nuclei degli atomi. La carica del colore è molto più complessa della carica elettrica. Con la carica elettrica c'è semplicemente positivo (+) e il suo contrario, negativo (-). Con il colore, ci sono tre tipi (rosso, verde e blu) e i loro opposti (anti-rosso, anti-verde e anti-blu).
A causa del modo in cui funziona la forza forte, non possiamo mai osservare un quark libero. La forza forte richiede che i quark si raggruppino sempre insieme per formare una particella neutra nei colori. Ad esempio, un protone è composto da tre quark (due in alto e uno in basso), in cui ogni quark ha un colore diverso. Con la luce visibile, l'aggiunta di luce rossa, verde e blu ti dà luce bianca, che è incolore. Allo stesso modo, combinando un quark rosso, verde e blu si ottiene una particella che è di colore neutro. Questa somiglianza con le proprietà cromatiche della luce è il motivo per cui la carica di quark prende il nome dai colori.
Combinare un quark di ciascun colore in gruppi di tre è un modo per creare una particella neutra di colore, e questi sono noti come barioni. Protoni e neutroni sono i barioni più comuni. Un altro modo per combinare i quark è accoppiare un quark di un particolare colore con un quark del suo anti-colore. Ad esempio, un quark verde e un quark anti-verde potrebbero combinarsi per formare una particella neutra di colore. Queste particelle di due quark sono conosciute come mesoni e furono scoperte per la prima volta nel 1947. Ad esempio, il pione caricato positivamente è costituito da un quark up e un quark antiparticelle down.
Secondo le regole della forza forte, ci sono altri modi in cui i quark potrebbero combinarsi per formare una particella neutra. Uno di questi, il tetraquark, combina quattro quark, in cui due particelle hanno un colore particolare e le altre due hanno i corrispondenti anti-colori. Altri, come il pentaquark (3 colori + una coppia anti-colore) e il hexaquark (3 colori + 3 anti-colori) sono stati proposti. Ma finora tutti questi sono stati ipotetici. Mentre tali particelle sarebbero neutre dal punto di vista cromatico, è anche possibile che non siano stabili e semplicemente decadano in barioni e mesoni.
Ci sono stati alcuni suggerimenti sperimentali di tetraquark, ma questo ultimo risultato è la prova più forte di 4 quark che formano una particella neutra di colore. Ciò significa che i quark possono combinarsi in modi molto più complessi di quanto inizialmente previsto e ciò ha implicazioni per la struttura interna delle stelle di neutroni.
Molto semplicemente, il modello tradizionale di una stella di neutroni è che è fatto di neutroni. I neutroni sono costituiti da tre quark (due in basso e uno in alto), ma generalmente si pensa che le interazioni delle particelle all'interno di una stella di neutroni siano interazioni tra neutroni. Con l'esistenza di tetraquark, è possibile che i neutroni all'interno del nucleo interagiscano abbastanza forte da creare tetraquark. Ciò potrebbe anche portare alla produzione di pentaquark ed hexaquark, o persino che i quark possano interagire individualmente senza essere legati a particelle di colore neutro. Ciò produrrebbe un oggetto ipotetico noto come stella di quark.
Questo è tutto ipotetico a questo punto, ma prove verificate di tetraquark costringeranno gli astrofisici a riesaminare alcune ipotesi che abbiamo sugli interni delle stelle di neutroni.
Addendum: È stato sottolineato che i risultati del CERN non sono una scoperta originale, ma piuttosto una conferma di risultati precedenti da parte della Belle Collaboration. I risultati di Belle sono disponibili in un articolo del 2008 in Physical Review Letters, nonché in un articolo del 2013 in Physical Review D. Quindi il credito in cui il credito è dovuto.
