आपने सुना होगा कि सर्न ने Z (449) के रूप में ज्ञात एक अजीब कण की खोज (पुष्टि, वास्तव में। नीचे परिशिष्ट देखें।) की घोषणा की। परिणामों को सारांशित करने वाला एक कागज़ भौतिक विज्ञान के अक्सिव पर प्रकाशित किया गया है, जो कि प्रीपेरिट के लिए एक रिपॉजिटरी है (अभी तक सहकर्मी की समीक्षा नहीं) भौतिकी के पेपर। नया कण एक प्रोटॉन की तुलना में लगभग 4 गुना अधिक भारी होता है, एक नकारात्मक चार्ज होता है, और एक सैद्धांतिक कण के रूप में जाना जाता है जिसे टेट्राक्वार्क के रूप में जाना जाता है। परिणाम अभी भी युवा हैं, लेकिन अगर यह खोज जारी रहती है तो इसमें न्यूट्रॉन सितारों की हमारी समझ के लिए निहितार्थ हो सकते हैं।
पदार्थ के निर्माण खंड लेप्टन (जैसे इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रिनो) और क्वार्क (जो प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और अन्य कण बनाते हैं) से बने होते हैं। क्वार्क्स अन्य कणों से बहुत अलग हैं, जिसमें उनके पास एक विद्युत आवेश होता है जो इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन का 1/3 या 2/3 होता है। उनके पास एक अलग तरह का "चार्ज" भी है जिसे रंग के रूप में जाना जाता है। जिस प्रकार विद्युत आवेश विद्युत चुम्बकीय बल के माध्यम से बातचीत करते हैं, उसी प्रकार रंग आवेश मजबूत परमाणु बल के माध्यम से परस्पर क्रिया करते हैं। यह क्वार्क का रंग आवेश है जो परमाणुओं के नाभिक को एक साथ रखने का काम करता है। इलेक्ट्रिक चार्ज की तुलना में कलर चार्ज बहुत अधिक जटिल है। इलेक्ट्रिक चार्ज के साथ बस सकारात्मक (+) और इसके विपरीत, नकारात्मक (-) है। रंग के साथ, तीन प्रकार (लाल, हरा और नीला) और उनके विपरीत (विरोधी लाल, एंटी-ग्रीन और एंटी-ब्लू) होते हैं।
जिस तरह से मजबूत बल काम करता है, उसके कारण हम कभी भी एक मुक्त क्वार्क का निरीक्षण नहीं कर सकते हैं। मजबूत बल की आवश्यकता होती है कि क्वार्क हमेशा एक समूह बनाकर एक कण बनाता है जो रंग तटस्थ होता है। उदाहरण के लिए, एक प्रोटॉन में तीन क्वार्क (दो ऊपर और एक नीचे) होते हैं, जहां प्रत्येक क्वार्क एक अलग रंग होता है। दृश्यमान प्रकाश के साथ, लाल, हरे और नीले प्रकाश को जोड़ने से आपको सफेद प्रकाश मिलता है, जो रंगहीन होता है। उसी तरह, एक लाल, हरे और नीले रंग की क्वार्क के संयोजन से आपको एक कण मिलता है जो रंग तटस्थ होता है। प्रकाश के रंग गुणों के लिए यह समानता है कि क्वार्क चार्ज को रंगों के नाम पर क्यों रखा गया है।
तीन रंगों के समूहों में प्रत्येक रंग की एक छाल को मिलाकर एक रंग तटस्थ कण बनाने का एक तरीका है, और इन्हें बैरन के रूप में जाना जाता है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन सबसे आम बेरियन हैं। क्वार्क को संयोजित करने का एक और तरीका है कि किसी विशेष रंग की एक क्वार्क को उसके एंटी-कलर के साथ जोड़ा जाए। उदाहरण के लिए, एक हरे रंग की क्वार्क और एक एंटी-ग्रीन क्वार्क एक रंग तटस्थ कण बनाने के लिए गठबंधन कर सकते हैं। इन दो-क्वार्क कणों को मेसोन के रूप में जाना जाता है, और पहली बार 1947 में खोजा गया था। उदाहरण के लिए, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए शेर में एक अप क्वार्क और एक एंटीपार्टिकल डाउन क्वार्क होते हैं।
मजबूत बल के नियमों के तहत, वहाँ अन्य तरीके क्वार्कों एक तटस्थ कण बनाने के लिए गठबंधन कर सकते हैं। इनमें से एक, टेट्राक्वार, चार क्वार्क को जोड़ती है, जहां दो कणों का एक विशेष रंग होता है और अन्य दो में एक ही विरोधी रंग होते हैं। अन्य, जैसे कि पेंटाक्वार्क (3 रंग + एक रंग-विरोधी जोड़ी) और हेक्सक्वार (3 रंग + 3 विरोधी-रंग) प्रस्तावित किए गए हैं। लेकिन अभी तक ये सभी काल्पनिक हैं। हालांकि इस तरह के कण रंग तटस्थ होंगे, यह भी संभव है कि वे स्थिर न हों और बस बेरियन और मेसंस में क्षय हो।
टेट्राक्वार्क के कुछ प्रायोगिक संकेत मिले हैं, लेकिन यह नवीनतम परिणाम 4 क्वार्क का सबसे मजबूत सबूत है, जो एक रंग तटस्थ कण बनाता है। इसका मतलब यह है कि क्वार्कों को हम मूल रूप से अपेक्षित की तुलना में बहुत अधिक जटिल तरीकों से जोड़ सकते हैं, और इसमें न्यूट्रॉन सितारों की आंतरिक संरचना के निहितार्थ हैं।
बहुत सरलता से, न्यूट्रॉन स्टार का पारंपरिक मॉडल यह है कि यह न्यूट्रॉन से बना है। न्यूट्रॉन में तीन क्वार्क (दो डाउन और एक अप) होते हैं, लेकिन आमतौर पर यह माना जाता है कि न्यूट्रॉन स्टार के भीतर कण बातचीत न्यूट्रॉन के बीच बातचीत होती है। टेट्राक्वार्क के अस्तित्व के साथ, कोरट्रॉन के भीतर न्यूट्रॉन के लिए टेट्राक्वार्क बनाने के लिए पर्याप्त रूप से बातचीत करना संभव है। यह भी pentaquarks और hexaquarks के उत्पादन के लिए नेतृत्व कर सकता है, या यहां तक कि क्वार्क रंग तटस्थ कणों में बंधे बिना व्यक्तिगत रूप से बातचीत कर सकता है। यह एक कल्पित वस्तु का उत्पादन करेगा जिसे क्वार्क स्टार के रूप में जाना जाता है।
इस बिंदु पर यह सब काल्पनिक है, लेकिन टेट्राक्वार्क के सत्यापित प्रमाण खगोलविदों को न्यूट्रॉन सितारों के आंतरिक के बारे में कुछ मान्यताओं को फिर से परखने के लिए मजबूर करेंगे।
परिशिष्ट: यह बताया गया है कि सर्न के परिणाम एक मूल खोज नहीं हैं, बल्कि बेले सहयोग द्वारा पूर्व परिणामों की पुष्टि है। बेले परिणाम फिजिकल रिव्यू लेटर्स में 2008 के पेपर में और साथ ही फिजिकल रिव्यू डी। में 2013 के पेपर में पाया जा सकता है।
