CERNがZ（4430）と呼ばれる奇妙な粒子の発見（確認、実際には、以下の補遺を参照）を発表したと聞いたことがあるかもしれません。結果をまとめた論文がphysics arxivに公開されました。これは、プレプリント（まだ査読されていない）物理学論文のリポジトリです。新しい粒子は陽子の約4倍の大きさで、負の電荷を持ち、テトラクォークと呼ばれる理論上の粒子のようです。結果はまだ若いですが、この発見が続くと、中性子星の理解に影響を与える可能性があります。
物質の構成要素は、レプトン（電子やニュートリノなど）とクォーク（陽子、中性子、その他の粒子を構成する）で構成されています。クォークは、電子と陽子の1/3または2/3の電荷を持つという点で他の粒子とは大きく異なります。また、色と呼ばれる別の種類の「電荷」も持っています。電荷が電磁力を介して相互作用するように、色電荷は強力な核力を介して相互作用します。原子の核をまとめる働きをするのは、クォークの色の電荷です。色の電荷は電荷よりもはるかに複雑です。電荷がある場合、単純に正（+）とその反対の負（-）があります。色には、3つのタイプ（赤、緑、青）とその反対（赤、青、青）があります。
強い力が働く方法のため、自由クォークを観測することはできません。強い力は、クォークが常にグループになって色がニュートラルな粒子を形成することを要求します。たとえば、陽子は3つのクォーク（2つは上、1つは下）で構成され、各クォークは異なる色です。可視光の場合、赤、緑、青の光を加えると無色の白色光になります。同様に、赤、緑、青のクォークを組み合わせると、粒子がニュートラルになります。この光の色特性との類似性が、クォーク電荷が色にちなんで名付けられた理由です。
各色のクォークを3つのグループに結合することは、カラーニュートラルパーティクルを作成する1つの方法であり、これらはバリオンと呼ばれます。陽子と中性子は最も一般的なバリオンです。クォークを組み合わせる別の方法は、特定の色のクォークをそのアンチカラーのクォークとペアにすることです。たとえば、緑色のクォークと反緑色のクォークを組み合わせて、カラーニュートラルな粒子を形成できます。これらの2クォーク粒子は中間子として知られ、1947年に最初に発見されました。たとえば、正に帯電したパイ中間子はアップクォークと反粒子ダウンクォークで構成されています。
強い力の法則の下では、クォークが結合して中性粒子を形成する他の方法があります。これらの1つであるテトラクォークは4つのクォークを組み合わせたもので、2つの粒子は特定の色を持ち、他の2つは対応するアンチカラーを持っています。他に、ペンタクォーク（3色+アンチカラーのペア）やヘキサクォーク（3カラー+アンチカラーの3色）などが提案されています。しかし、これまでのところ、これらはすべて仮説に基づいています。そのような粒子はカラーニュートラルですが、安定しておらず、単にバリオンと中間子に崩壊する可能性もあります。
テトラクォークのいくつかの実験的ヒントがありましたが、この最新の結果は、4つのクォークがカラーニュートラル粒子を形成しているという最も強い証拠です。これは、クォークが当初の予想よりもはるかに複雑な方法で結合できることを意味し、これは中性子星の内部構造に影響を与えます。
非常に簡単に言えば、中性子星の伝統的なモデルは中性子でできているということです。中性子は3つのクォーク（2つは下、1つは上）で構成されますが、中性子星内の粒子相互作用は中性子間の相互作用であると一般に考えられています。テトラクォークの存在により、コア内の中性子が強く相互作用してテトラクォークを生成する可能性があります。これにより、ペンタクォークとヘキサクォークが生成されることもあり、そのクォークがカラーニュートラル粒子に束縛されずに個別に相互作用することさえあります。これにより、クォークスターと呼ばれる架空のオブジェクトが生成されます。
これは現時点ではすべて仮説ですが、テトラクォークの検証された証拠により、天体物理学者は中性子星の内部について私たちが持っているいくつかの仮定を再検討する必要があります。
補遺： CERNの結果は元の発見ではなく、Belleコラボレーションによる以前の結果の確認であることが指摘されています。 Belleの結果は、Physical Review Lettersの2008年の論文と、Physical Review Dの2013年の論文に記載されています。
