Nuklearna tvar - protoni i neutroni (nukleoni) koji grade atomske jezgre – uobičajeno pokazuje svojstva kvantne tekućine. Iako jezgre najčešće opisujemo kao kapljice nuklearne tvari s jednolikom raspodjelom nukleona, u nekim slučajevima dolazi do nakupljanja nukleona u tzv. alfa-čestice (jezgre helija-4), sastavljene od dva protona i dva neutrona. 'Ovu pojavu zovemo stvaranje grozdova, odnosno klastera', objašnjava sudionica istraživanja dr. sc. Tamara Nikšić s odsjeka fizike PMF-a u Zagrebu i dodaje: 'Susrećemo je uglavnom u lakim jezgrama s parnim brojem neutrona i protona.

Primjeri su jezgre atoma berilija-8 (4 protona i 4 neutrona), ugljika-12 (6 protona i 6 neutrona), kisika-16 (8 protona i 8 neutrona) i neona-20 (10 protona i 10 neutrona). Vjerojatno najpoznatiji primjer formiranja strukture grozdova predstavlja tzv. Hoyleovo stanje u jezgri ugljika-12, u kojem su nukleoni grupirani u tri alfa-čestice. Općenito, grozdovi nukleona mogu se promatrati kao prijelazni fenomen između kristalne faze i faze kvantnog fluida nuklearne tvari.'

Iako to na prvi pogled nije očito, ističe docentica na PMF-u, stvaranje grozdova nukleona u atomskim jezgrama bitno utječe na pojavu života na Zemlji kroz proces sinteze elemenata u zvijezdama koje prolaze kroz fazu crvenog diva. Energija se tada generira sagorijevanjem helija, odnosno fuzijom tri jezgre helija u jezgru ugljika. Prvi korak je proces fuzije dvije alfa-čestice u jezgru berilija-8 koja je nestabilna pa se brzo opet raspada na dvije jezgre helija-4. Međutim, uhvati li prije raspada jezgra berilija i treću alfa-česticu, stvara se jezgra ugljika-12 koja čini osnovu organskih spojeva, odnosno života na Zemlji. Simulacije procesa nukleosinteze pokazuju da stvaranje jezgre ugljika-12 u tzv. Hoyleovom stanju (prema poznatom britanskom znanstveniku siru Fredu Hoyleu), u kojem ima strukturu grozda tri alfa-čestice, bitno povećava udio stvorenih jezgara ugljika. Uz još jedan uhvat helija-4 stvara se i jezgra kisika-16. Na ovaj način proces formiranja grozdova nukleona omogućava stvaranje organskih spojeva.

U novom broju časopisa Nature francuski fizičari Jean-Paul Ebran s CEA/DAM/DIF Arpajona i Elias Khan s Institut de Physique Nucléairea, Université Paris-Sud Orsay te Tamara Nikšić i Dario Vretenar s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu objavili su članak 'How atomic nuclei cluster' u kojem su teorijski istražili uvjete koji dovode do stvaranja grozdova u jezgri Neona 20 (vidi ilustraciju desno) koja sadrži deset protona i deset neutrona. Iako je stvaranje grozdova u jezgrama uzrokovano i određeno međudjelovanjem protona i neutrona, mehanizam ove pojave još nije potpuno istražen.

'Zanimljiv rezultat ove studije je taj da dubina nuklearnog potencijala igra važnu ulogu u stvaranju grozdova nukleona. Općenito, grozdovi nukleona mogu se promatrati kao prijelazni fenomen između kristalne faze i faze kvantnog fluida nuklearne tvari', kazala je naša sugovornica.