Можливо, ви чули, що CERN оголосив про відкриття (фактично підтвердження. Дивіться додаток нижче.) дивної частинки, відомої як Z(4430). Була підведена робота з підсумками опубліковано на сайті фізики arxiv , який є сховищем для препринтових (ще не рецензованих) фізичних робіт. Нова частинка приблизно в 4 рази масивніша за протон, має негативний заряд і, схоже, є теоретичною частинкою, відомою як тетракварк. Результати ще молоді, але якщо це відкриття витримає, це може мати наслідки для нашого розуміння нейтронних зірок.
Періодична система елементарних частинок.
Авторство: Вікіпедія
Будівельні блоки речовини складаються з лептонів (наприклад, електрон і нейтрино) і кварків (з яких складаються протони, нейтрони та інші частинки). Кварки дуже відрізняються від інших частинок тим, що вони мають електричний заряд, який становить 1/3 або 2/3 заряду електрона і протона. Вони також мають інший тип «заряду», відомий як колір. Так само, як електричні заряди взаємодіють через електромагнітну силу, кольорові заряди взаємодіють через сильну ядерну силу. Це колірний заряд кварків, який працює, щоб утримувати ядра атомів разом. Кольоровий заряд набагато складніший, ніж електричний. З електричним зарядом є просто позитивний (+) і його протилежний, негативний (-). Що стосується кольору, є три типи (червоний, зелений і синій) і їх протилежності (античервоний, антизелений і антисиній).
Через те, як діє сильна сила, ми ніколи не зможемо спостерігати вільний кварк. Сильна сила вимагає, щоб кварки завжди групувалися разом, щоб утворити частинку нейтрального кольору. Наприклад, протон складається з трьох кварків (два вгору і один вниз), де кожен кварк різного кольору. При видимому світлі додавання червоного, зеленого та синього світла дає біле світло, яке є безбарвним. Таким же чином, поєднання червоного, зеленого та синього кварку дає частинку нейтрального кольору. Ця схожість із властивостями кольору світла тому, що заряд кварків названо на честь кольорів.
Об’єднання кварків кожного кольору в групи по три – це один із способів створення частинок нейтрального кольору, які називаються баріонами. Найпоширенішими баріонами є протони та нейтрони. Інший спосіб об’єднання кварків — поєднання кварка певного кольору з кварком його антикольору. Наприклад, зелений кварк і антизелений кварк можуть об’єднатися, щоб утворити частинку нейтрального кольору. Ці частинки з двома кварками відомі як мезони і були вперше відкриті в 1947 році. Наприклад, позитивно заряджений піон складається з кварку вгору і кварку античастинки вниз.
Згідно з правилами сильної сили, існують інші способи об’єднання кварків для утворення нейтральної частинки. Один з них, тетракварк, об’єднує чотири кварки, де дві частинки мають певний колір, а дві інші мають відповідні антикольори. Були запропоновані інші, такі як пентакварк (3 кольори + пара кольорів проти кольору) і гексакварк (3 кольори + 3 антикольори). Але поки що все це було гіпотетичним. Хоча такі частинки будуть нейтральними за кольором, також можливо, що вони нестабільні і просто розпадуться на баріони та мезони.
Були деякі експериментальні натяки на тетракварки, але цей останній результат є найсильнішим доказом того, що 4 кварки утворюють нейтральну за кольором частинку. Це означає, що кварки можуть поєднуватися набагато складнішими способами, ніж ми очікували спочатку, і це має наслідки для внутрішньої структури нейтронних зірок.
Дуже просто, традиційна модель нейтронної зірки полягає в тому, що вона складається з нейтронів. Нейтрони складаються з трьох кварків (два внизу і один вгору), але зазвичай вважають, що взаємодії частинок всередині нейтронної зірки є взаємодією між нейтронами. Існуючи тетракварки, нейтрони всередині ядра можуть взаємодіяти досить сильно, щоб створити тетракварки. Це навіть може призвести до утворення пентакварків і гексакварків, або навіть до того, що кварки можуть взаємодіяти окремо, не будучи зв’язаними в частинках нейтрального кольору. Це призведе до створення гіпотетичного об’єкта, відомого як кваркова зірка.
На даний момент все це гіпотетичне, але перевірені докази тетракварків змусять астрофізиків переглянути деякі наші припущення щодо нутрощів нейтронних зірок.
Додаток:Було зазначено, що результати ЦЕРН не є оригінальним відкриттям, а скоріше підтвердженням попередніх результатів Belle Collaboration. Результати Belle можна знайти в a Стаття 2008 року в Physical Review Letters , а також a Стаття 2013 року у Physical Review D . Тож кредит там, де кредит підлягає сплаті.