CIENTISTAS DETECTAM UMA PARTÍCULA QUE PODERIA SER UMA NOVA FORMA DE MATÉRIA

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Os físicos que trabalham no Grande Colisor de Hádrons ter visto um longo procurados partícula exótica que é a evidência mais forte até agora para uma nova forma de matéria chamado de tetraquark. Aqui está o que a descoberta poderia significar a astrofísica.

Acima: Uma estrela de nêutrons. Crédito: Universidade Estadual de Casey Reed / Penn.

Você já deve ter ouvido falar que CERN anunciaram a descoberta de uma partícula estranha conhecida como Z (4430). Um artigo resumindo os resultados foi publicado no arXiv física , que é um repositório de pré-impressão (ainda não revisada por pares) artigos de física.

A nova partícula é de cerca de quatro vezes a massa de um protão, tem uma carga negativa, e parece ser uma partícula teórica conhecida como um tetraquark. Os resultados ainda são jovens, mas, se esta descoberta sustenta que pode ter implicações para a nossa compreensão das estrelas de nêutrons.Um cavalo de uma cor diferente

Os blocos de construção da matéria são feitos de léptons (como o elétron e neutrinos) e quarks (que formam os prótons, nêutrons e outras partículas). Quarks são muito diferentes das de outras partículas na medida em que têm uma carga eléctrica que é 1/3 ou 2/3 da do electrão e do protão. Eles também possuem um tipo diferente de "carga", conhecida como cor. Assim como cargas elétricas interagem através de uma força eletromagnética, cargas de cor interagem através da força nuclear forte. É a carga de cor dos quarks que trabalha para manter os núcleos dos átomos juntos. Carga de cor é muito mais complexa do que a carga elétrica. Com carga eléctrica não é simplesmente positivo (+) e o seu oposto, negativa (-). Com cor, existem três tipos (vermelho, verde e azul) e os seus opostos (anti-vermelhos, anti-verdes, e anti-azuis).

Devido à forma como funciona a força forte, nunca podemos observar um quark livre. A força forte requer que os quarks sempre agrupar-se para formar uma partícula que é a cor neutra.Por exemplo, um próton é composto por três quarks (dois em cima e um para baixo), onde cada quark é uma cor diferente. Com a luz visível, acrescentando luz vermelha, verde e azul dá-lhe luz branca, que é incolor. Da mesma forma, a combinação de um quark vermelho, verde e azul dá-lhe uma partícula que é cor neutra. Esta semelhança com as propriedades de cor da luz é por isso responsável quark tem o nome de cores.
O Tetraquark

Combinando um quark de cada cor em grupos de três é uma maneira de criar uma partícula neutra cor, e estes são conhecidos como bárions. Prótons e nêutrons são os bárions mais comuns. Outra maneira de combinar quarks é emparelhar um quark de uma cor especial com o quark de seu anti-cor. Por exemplo, um quark verde e um quark anti-verde poderia se combinam para formar uma partícula neutra de cores. Estas partículas de dois quarks são conhecidos como mésons, e foram descobertos pela primeira vez em 1947. Por exemplo, o pião com carga positiva consiste em um quark up e um quark down antipartícula.

Segundo as regras da força forte, há outras maneiras quarks poderia se combinam para formar uma partícula neutra. Um destes, o tetraquark, combina quatro quark, onde duas partículas têm uma cor particular, e os outros dois têm os correspondentes anti-cores. Outros, tais como a pentaquark (3 cores + uma cor anti-cor par) e o hexaquark (3 cores + 3 anti-cores) têm sido propostos. Mas até agora todos eles têm sido hipotético. Enquanto essas partículas possam ser de cor neutra, é também possível que eles não são estáveis ​​e simplesmente decair em bariones e mesões.
A Quark Estrela

Houve algumas sugestões experimentais de tetraquarks, mas este último resultado é a evidência mais forte de quatro quarks que formam uma partícula neutra de cores. Isto significa que os quarks podem ser combinados de maneiras muito mais complexas do que inicialmente esperado, e isso tem implicações para a estrutura interna de estrelas de nêutrons.

Imagem: Chandra.

ESO / Luís Calçada.

Muito simplesmente, o modelo tradicional de uma estrela de nêutrons é que ele é feito de nêutrons. Os nêutrons são compostos por três quarks (dois para baixo e uma para cima), mas pensa-se geralmente que as interações de partículas dentro de uma estrela de nêutrons são interações entre nêutrons. Com a existência de tetraquarks, é possível para neutrões no interior do núcleo para interagir com força suficiente para criar tetraquarks. Isso poderia até mesmo levar à produção de pentaquarks e hexaquarks, ou até mesmo que os quarks pudessem interagir individualmente, sem estar vinculado em partículas neutras de cores. Isso produziria um objeto hipotético conhecido como estrela de quarks .

Isso tudo é hipotético, neste ponto, mas a evidência verificada de tetraquarks forçará os astrofísicos a reexaminar alguns dos pressupostos que temos sobre o interior de estrelas de nêutrons.

Este artigo foi publicado originalmente na Universe Today.