Você deve ter ouvido falar que o CERN anunciou a descoberta (na verdade, confirmação. Veja o adendo abaixo.) De uma partícula estranha conhecida como Z (4430). Um artigo resumindo os resultados foi publicado no arxiv da física, que é um repositório para artigos de física pré-impressos (ainda não revisados por pares). A nova partícula é cerca de 4 vezes mais massiva que um próton, possui uma carga negativa e parece ser uma partícula teórica conhecida como tetraquark. Os resultados ainda são jovens, mas se essa descoberta persistir, poderá ter implicações para a nossa compreensão das estrelas de nêutrons.
Os blocos de construção da matéria são feitos de leptons (como elétrons e neutrinos) e quarks (que compõem prótons, nêutrons e outras partículas). Quarks são muito diferentes de outras partículas, pois possuem uma carga elétrica que é 1/3 ou 2/3 da do elétron e do próton. Eles também possuem um tipo diferente de "carga" conhecido como cor. Assim como as cargas elétricas interagem através de uma força eletromagnética, as cargas coloridas interagem através da força nuclear forte. É a carga de cor dos quarks que trabalha para manter os núcleos dos átomos unidos. A carga colorida é muito mais complexa que a carga elétrica. Com carga elétrica, há simplesmente positivo (+) e seu oposto, negativo (-). Com a cor, existem três tipos (vermelho, verde e azul) e seus opostos (anti-vermelho, anti-verde e anti-azul).
Devido à maneira como a força forte funciona, nunca podemos observar um quark livre. A força forte exige que os quarks sempre se agrupem para formar uma partícula que é neutra em cores. Por exemplo, um próton consiste em três quarks (dois para cima e um para baixo), onde cada quark tem uma cor diferente. Com luz visível, adicionar luz vermelha, verde e azul fornece luz branca, que é incolor. Da mesma forma, combinar um quark vermelho, verde e azul fornece uma partícula que é neutra em cores. Essa semelhança com as propriedades de cor da luz é o motivo pelo qual a carga de quarks tem o nome de cores.
Combinar um quark de cada cor em grupos de três é uma maneira de criar uma partícula neutra em cores, conhecidas como bárions. Prótons e nêutrons são os bárions mais comuns. Outra maneira de combinar quarks é parear um quark de uma determinada cor com um quark de sua anti-cor. Por exemplo, um quark verde e um quark anti-verde podem combinar para formar uma partícula de cor neutra. Essas partículas de dois quarks são conhecidas como mésons e foram descobertas em 1947. Por exemplo, o pion carregado positivamente consiste em um quark up e um quark antipartículas.
Sob as regras da força forte, existem outras maneiras pelas quais os quarks podem se combinar para formar uma partícula neutra. Um deles, o tetraquark, combina quatro quarks, onde duas partículas têm uma cor específica e as outras duas têm as cores correspondentes. Outros, como o pentaquark (3 cores + um par anti-cor) e o hexaquark (3 cores + 3 anti-cores) foram propostos. Mas até agora tudo isso tem sido hipotético. Embora essas partículas sejam neutras em cores, também é possível que elas não sejam estáveis e simplesmente se decomponham em bárions e mésons.
Houve algumas sugestões experimentais de tetraquarks, mas esse resultado mais recente é a evidência mais forte de 4 quarks formando uma partícula de cor neutra. Isso significa que os quarks podem se combinar de maneiras muito mais complexas do que esperávamos originalmente, e isso tem implicações para a estrutura interna das estrelas de nêutrons.
Muito simplesmente, o modelo tradicional de uma estrela de nêutrons é que ela é feita de nêutrons. Os nêutrons consistem em três quarks (dois abaixo e um acima), mas geralmente se pensa que as interações de partículas dentro de uma estrela de nêutrons são interações entre nêutrons. Com a existência de tetraquarks, é possível que nêutrons no núcleo interajam com força suficiente para criar tetraquarks. Isso poderia até levar à produção de pentaquarks e hexaquarks, ou mesmo que os quarks pudessem interagir individualmente sem serem ligados a partículas neutras em cores. Isso produziria um objeto hipotético conhecido como estrela de quarks.
Tudo isso é hipotético neste momento, mas as evidências verificadas dos tetraquarks obrigarão os astrofísicos a reexaminar algumas das suposições que temos sobre o interior das estrelas de nêutrons.
Termo aditivo: Foi apontado que os resultados do CERN não são uma descoberta original, mas uma confirmação de resultados anteriores da Belle Collaboration. Os resultados de Belle podem ser encontrados em um artigo de 2008 na Physical Review Letters, bem como em um artigo de 2013 na Physical Review D. Portanto, credite onde o crédito é devido.
