Kernen in hun laagste energietoestand (grondtoestand) zijn samengesteld uit neutronen en protonen. Twee protonen en twee neutronen in een kern kunnen samen clusteren om alfadeeltjes te vormen. Wanneer de kern bijna genoeg energie krijgt om te desintegreren in alfadeeltjes, de alfadeeltjes kunnen zichzelf rangschikken in het laagst mogelijke kwantumenergieniveau, vorming van een Bose-Einstein-condensaat. Voorbeelden zijn de grondtoestand van beryllium-8 en de beroemde koolstof-12 "Hoyle" staat, genoemd naar Fred Hoyle die voor het eerst het bestaan ​​ervan postuleerde om de productie van koolstof in sterren te verklaren. Zouden analoge toestanden kunnen bestaan ​​in andere isotopen zoals zuurstof-16 en neon-20? Nucleaire onderzoekers van de Texas A&M University gaven aan dat er een toestand bestaat die analoog is aan de Hoyle-toestand in zuurstof-16.

Het bestaan ​​van de Hoyle-toestand in koolstof-12 is erg belangrijk. In feite, het is dankzij deze toestand dat koolstof-12, het belangrijkste element voor het leven zoals we het kennen, in het vroege heelal gevormd kunnen worden. De koolstof-12 Hoyle-toestand heeft ook eigenaardige kenmerken. Deze kenmerken kunnen worden verklaard door koolstof te beschrijven als een verdund gas van alfadeeltjes, wat het bestaan ​​van een nieuwe staat van nucleaire materie impliceert, analoog aan het bekende Bose-Einstein-condensaat voor moleculen. Het vinden van toestanden die analoog zijn aan de koolstof-12 Hoyle-toestand in zwaardere kernen zal aantonen dat de Hoyle-toestand geen gelukkige gebeurtenis is in koolstof-12. Liever, het is een toestand van nucleaire materie die onder vergelijkbare omstandigheden in andere kernen kan worden gevonden.

De identificatie en de studie van toestanden analoog aan de Hoyle-toestand in zwaardere kernen kan een test opleveren voor het bestaan ​​van alfacondensaten in nucleaire materie. Aan het Cyclotron Institute van de Texas A&M University, onderzoekers bestudeerden de reactie tussen neon-20 en alfadeeltjes met behulp van een dik heliumdoel en een neon-20-straal. Het team paste de druk van het heliumgas aan om de straal te stoppen voordat de detectoren aan het einde van de experimentele kamer werden geplaatst. Terwijl de straal door de kamer beweegt, het verliest geleidelijk aan energie, zodat systemen met verschillende excitatie-energie op verschillende plaatsen in het gas kunnen worden gevormd. Het team heeft gebeurtenissen gedetecteerd die een, twee, drie, en maximaal vier alfadeeltjes tijdens het experiment. De detectoren die aan het einde van de kamer waren geplaatst, maten de energieën en de posities van de binnenkomende deeltjes en onderscheidden alfadeeltjes van andere reactieproducten. De analyse van de gegevens van gebeurtenissen die drie alfadeeltjes produceerden, stelde het team in staat de Hoyle-toestand in koolstof-12 te identificeren. Het verval van die toestand in drie alfadeeltjes kwam overeen met andere gegevens in de literatuur. Hoewel de statistieken over gebeurtenissen met vier alfadeeltjes laag waren, het team kon een structuur identificeren bij ongeveer 15,2 MeV die zou kunnen overeenkomen met een toestand analoog aan de Hoyle-toestand in zuurstof-16. Eerder, onderzoekers observeerden deze toestand, maar ze hebben het verval in vier alfadeeltjes niet waargenomen, het bevestigen van de alfa-cluster aard van deze staat. Nadere analyse van het vervalpad laat zien dat het verval in vier alfadeeltjes even waarschijnlijk verloopt door emissie van twee beryllium-8 in de grondtoestanden of door emissie van een alfadeeltje en een koolstof-12 in de Hoyle-toestand.