I nuclei nei loro stati energetici più bassi (stato fondamentale) sono composti da neutroni e protoni. Due protoni e due neutroni in un nucleo possono raggrupparsi insieme per formare particelle alfa. Quando il nucleo riceve energia quasi sufficiente per disintegrarsi in particelle alfa, le particelle alfa possono sistemarsi nel livello di energia quantistica più basso possibile, formando un condensato di Bose-Einstein. Esempi sono lo stato fondamentale del berillio-8 e il famoso stato "Hoyle" del carbonio-12, prende il nome da Fred Hoyle che per primo ne postulò l'esistenza per spiegare la produzione di carbonio nelle stelle. Potrebbero esistere stati analoghi in altri isotopi come l'ossigeno-16 e il neon-20? I ricercatori nucleari della Texas A&M University hanno indicato che esiste uno stato analogo allo stato di Hoyle nell'ossigeno-16.

L'esistenza dello stato di Hoyle nel carbonio-12 è molto importante. Infatti, è grazie a questo stato che il carbonio-12, l'elemento chiave per la vita come la conosciamo, potrebbe formarsi nell'universo primordiale. Anche lo stato di Hoyle del carbonio-12 ha caratteristiche peculiari. Queste caratteristiche possono essere spiegate descrivendo il carbonio come un gas diluito di particelle alfa, implicando l'esistenza di un nuovo stato della materia nucleare analogo al noto condensato di Bose-Einstein per le molecole. Trovare stati analoghi allo stato di Hoyle del carbonio-12 nei nuclei più pesanti mostrerà che lo stato di Hoyle non è un evento fortunato nel carbonio-12. Piuttosto, è uno stato di materia nucleare che si può trovare in altri nuclei in condizioni simili.

L'identificazione e lo studio di stati analoghi allo stato di Hoyle in nuclei più pesanti può fornire un test per l'esistenza di condensati alfa nella materia nucleare. Al Cyclotron Institute della Texas A&M University, i ricercatori hanno studiato la reazione tra neon-20 e particelle alfa utilizzando uno spesso bersaglio di elio e un raggio di neon-20. Il team ha regolato la pressione del gas elio per fermare il raggio prima dei rivelatori posti all'estremità della camera sperimentale. Mentre il raggio viaggia nella camera, perde gradualmente energia in modo che si possano formare sistemi di diversa energia di eccitazione in diverse posizioni all'interno del gas. Il team ha rilevato eventi che hanno prodotto uno, Due, tre, e fino a quattro particelle alfa durante l'esperimento. I rivelatori posti all'estremità della camera misuravano le energie e le posizioni delle particelle in ingresso e distinguevano le particelle alfa dagli altri prodotti di reazione. L'analisi dei dati degli eventi che hanno prodotto tre particelle alfa ha permesso al team di identificare lo stato di Hoyle nel carbonio-12. Il decadimento di quello stato in tre particelle alfa concordava con altri dati in letteratura. Sebbene le statistiche sugli eventi con quattro particelle alfa fossero basse, il team ha potuto identificare una struttura a circa 15,2 MeV che potrebbe corrispondere a uno stato analogo allo stato di Hoyle nell'ossigeno-16. In precedenza, i ricercatori hanno osservato questo stato, ma non hanno osservato il suo decadimento in quattro particelle alfa, confermando la natura alfa-cluster di questo stato. Un'ulteriore analisi del percorso di decadimento mostra che il decadimento in quattro particelle alfa procede con uguale probabilità attraverso l'emissione di due berillio-8 negli stati fondamentali o attraverso l'emissione di una particella alfa e un carbonio-12 nello stato di Hoyle.