Les noyaux dans leurs états d'énergie les plus bas (état fondamental) sont composés de neutrons et de protons. Deux protons et deux neutrons dans un noyau peuvent se regrouper pour former des particules alpha. Lorsque le noyau reçoit presque assez d'énergie pour se désintégrer en particules alpha, les particules alpha peuvent s'arranger au niveau d'énergie quantique le plus bas possible, formant un condensat de Bose-Einstein. Des exemples sont l'état fondamental du béryllium-8 et le fameux état "Hoyle" du carbone-12, du nom de Fred Hoyle qui a le premier postulé son existence pour expliquer la production de carbone dans les étoiles. Des états analogues pourraient-ils exister dans d'autres isotopes comme l'oxygène-16 et le néon-20 ? Des chercheurs nucléaires de la Texas A&M University ont indiqué qu'un état analogue à l'état de Hoyle existe dans l'oxygène-16.

L'existence de l'état de Hoyle dans le carbone 12 est très importante. En réalité, c'est grâce à cet état que le carbone-12, l'élément clé de la vie telle que nous la connaissons, pourrait se former dans l'univers primitif. L'état de carbone 12 Hoyle a également des caractéristiques particulières. Ces caractéristiques peuvent être expliquées en décrivant le carbone comme un gaz dilué de particules alpha, impliquant l'existence d'un nouvel état de la matière nucléaire analogue au condensat bien connu de Bose-Einstein pour les molécules. Trouver des états analogues à l'état de Hoyle du carbone 12 dans des noyaux plus lourds montrera que l'état de Hoyle n'est pas un événement chanceux dans le carbone 12. Plutôt, c'est un état de la matière nucléaire que l'on peut retrouver dans d'autres noyaux dans des conditions similaires.

L'identification et l'étude d'états analogues à l'état de Hoyle dans les noyaux plus lourds peuvent fournir un test de l'existence de condensats alpha dans la matière nucléaire. Au Cyclotron Institute de l'Université A&M du Texas, les chercheurs ont étudié la réaction entre le néon-20 et les particules alpha à l'aide d'une cible d'hélium épaisse et d'un faisceau de néon-20. L'équipe a ajusté la pression du gaz hélium pour arrêter le faisceau devant les détecteurs placés au fond de la chambre expérimentale. Lorsque le faisceau se déplace dans la chambre, il perd progressivement de l'énergie de sorte que des systèmes d'énergie d'excitation différente peuvent se former à différentes positions à l'intérieur du gaz. L'équipe a détecté des événements en produisant un, deux, Trois, et jusqu'à quatre particules alpha pendant l'expérience. Les détecteurs placés au fond de la chambre mesuraient les énergies et les positions des particules entrantes ainsi que distinguaient les particules alpha des autres produits de réaction. L'analyse des données d'événements qui ont produit trois particules alpha a permis à l'équipe d'identifier l'état de Hoyle dans le carbone-12. La désintégration de cet état en trois particules alpha était en accord avec d'autres données de la littérature. Bien que les statistiques sur les événements avec quatre particules alpha soient faibles, l'équipe a pu identifier une structure à environ 15,2 MeV qui pourrait correspondre à un état analogue à l'état de Hoyle dans l'oxygène-16. Précédemment, les chercheurs ont observé cet état, mais ils n'ont pas observé sa désintégration en quatre particules alpha, confirmant la nature alpha-cluster de cet état. Une analyse plus approfondie du chemin de désintégration montre que la désintégration en quatre particules alpha se déroule avec une probabilité égale par l'émission de deux béryllium-8 dans les états fondamentaux ou par l'émission d'une particule alpha et d'un carbone-12 dans l'état de Hoyle.