Как открытие ЦЕРНом экзотических частиц может повлиять на астрофизику?

Строительные блоки материи сделаны из лептонов (например, электрона и нейтрино) и кварков (которые составляют протоны, нейтроны и другие частицы). Кварки очень отличается от других частиц в том, что имеют электрический заряд, который на 1/3 или 2/3 соответствует электрону и протону. Они также обладают различными видами «заряда», известного как цвет. Так же, как электрические заряды взаимодействуют через электромагнитную силу, цветовые заряды взаимодействуют через сильное ядерное взаимодействие. Это цветовой заряд кварков держит ядра атомов вместе.

Из-за того, как сильное взаимодействие работает, мы не можем наблюдать свободный кварк. Сильное взаимодействие требуется, чтобы кварки всегда группировались вместе для формирования частицы с нейтральным цветом. Например, протон состоит из трех кварков (двух верхних и одного нижнего), где каждый кварк имеет свой цвет. С видимым светом, добавление красного, зеленого и синего дает белый свет, не имеющий цвета. Таким же образом, сочетание красного, зеленого и синего кварков дает частицу, у которой нейтральный цвет.

Объединение кварков каждого цвета в группы по три является одним из способов для создания частицы нейтрального цвета, и они известны как барионы. Протоны и нейтроны являются наиболее распространенными барионами. Еще одним способом объединить кварки является сопряжение кварка того или иного цвета с кварком его анти-цвета. Например, зеленый кварк и анти-зеленый кварк можно скомбинировать для формирования частицы нейтрального цвета. Эти двухкварковых частицы известны как мезоны, и были впервые обнаружены в 1947 году. Например, положительно заряженный пион состоит из верхнего кварка и античастицы нижнего кварка.

По правилам сильного взаимодействия, есть и другие способы комбинирования кварков для образования нейтральной частицы. Один из них, тетракварк, сочетает в себе четыре кварка, где две частицы имеют определенный цвет, а другие две – соответствующие анти-цвета. Другие, такие как пентакварк (3 цвета+анти-цветная пара) и гексакварк (3 цвета+3 анти-цвета) были предложены. Но до сих пор все они были гипотетическими. В то время, как такие частицы будут нейтрального цвета, также возможно, что они не стабильны и просто распадутся на барионы и мезоны.

Традиционная модель нейтронной звезды сделана из нейтронов. Нейтроны состоят из трех кварков (двух нижних и одного верхнего), но считается, что взаимодействие частиц в пределах нейтронной звезды является взаимодействием нейтронов. С существованием тетракварков, нейтроны в ядре могут взаимодействовать достаточно сильно, чтобы создать тетракварки. Это может даже привести к производству пентакварков и гексакварков, или даже, чтобы кварки могли взаимодействовать индивидуально без привязки в частицы нейтрального цвета. Это будет производить гипотетический объект, известный как кварк звезды.

Это все гипотетически на данный момент, но поиск доказательств тетракварков заставит астрофизиков пересмотреть некоторые предположения, имеющийся о недрах нейтронных звезд.