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数十亿年前，地球上存在的所有碳都出现在遥远的垂死恒星中。首先，每个原子的原子核呈肿胀状态且处于局促状态，生存机会最小。在2500名幸存者中，只有一个变成了能够维持生命的稳定形式。

伯明翰大学的核物理学家和从业者马丁·弗里尔说，了解原子核的结构将有助于解释将原子核转变为可引起宇宙中许多其他元素的其他状态的频率和机制。计算有助于解释霍伊尔状态的存在，并发现如何针对生命的出现量身定制宇宙。弗里尔说：“如果霍伊尔的状态不存在，就不会有我们，而且如果他的精力稍有不同，生活就会以不同的方式进行。”
这种被称为“霍伊尔状态”的史前不稳定核态是在50多年前发现的，但是随着超级计算机的出现和新数学技术的发展，人们才了解了它的外观与物理学定律是如何一致的。在这项工作中，第一次在2011年5月提出的，然后提高出版于2012年在该杂志物理评论快报，一群德国和美国理论物理学家应用物理到编译计算机组的亚原子粒子，以构建从原子的地面结构状态霍伊尔。

北卡罗莱纳大学核物理教授，该论文的合著者迪安·李说：“它看起来像是弯曲的手臂。”

物理学家认为，了解霍伊尔态的结构将有助于发现霍伊尔态如何有助于构成生物体复杂分子的碳，氧，氮和其他轻元素的出现。这些元素的合成带来生命，也支持恒星的进化。

奥斯陆大学和密歇根大学的理论核物理教授Morten Hjorth-Jensen说：“碳-氧-氮循环对于其余元素的形成以及理解恒星如何生活和死亡至关重要。”没有参与该项目。 “当然，如果没有霍伊尔的陈述，我们也不会在这里。”

弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）于1967年在加利福尼亚理工学院

开始寻求解决霍伊尔州的问题，始于1954年，当时天体物理学家Markus Chown 称之为科学的 “最残酷的预测”。理论天体物理学家弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）认为，他自己的存在证明，即使没有人记录过这种原子的光谱辐射，也应该在恒星内部出现一个未知的，具有7.65 MeV附加能量的碳原子外来状态。Hort-Jensen说：

“ Hoyle假设生命需要7.65 MeV的碳。然后，在4-5年后，来自Kaltek的实验者真正发现了这种Hoyle态处于辐射状态。”

正如所预测的那样，生命的几乎所有关键要素都来自这种瞬态碳。当氢开始从中等大小的恒星中逸出时，例如太阳，从中合成氦，氦的外层膨胀并发红，原子核收缩。在压缩过程中，每个包含两个质子和两个中子的氦原子核（α粒子）被压缩在一起，以至于它们变成了四个质子和四个中子的原子核，称为铍8。在铍变回两个α粒子之前，千分之一秒的千分之一秒，第三个α粒子有时会渗入其中并合并形成一个激发的扩大的碳12核：霍伊尔态。除了碳共有的六个质子和六个中子以外，该状态还包含多余的能量。

霍伊尔态的核几乎总是衰变成铍和α粒子。但是一旦膨胀到2500，这种膨胀的碳便进入稳定状态，以伽马射线的形式释放出多余的能量。产生的碳12核根据周期表扩散：一些保持这种形式，其他与另一个α粒子合并形成氧。一部分氧核失去质子并变成氮。其他的则与另一个alpha粒子合并并变成氖，依此类推。如果恒星以超新星爆炸结束，它将所有新创建的元素散布到太空中，它们将成为未来太阳系的积木。

霍伊尔（Hoyle）于2001年离开我们，他知道如果没有霍伊尔状态，那么这些要素就不会出现。霍伊尔态是由铍原子和α粒子形成的碳的共振，从某种意义上讲，碳包含的能量几乎等于它们的总质量。在稳定的碳12中，能量较少，因此不会通过α粒子和铍的合成出现，就像2加2不会给出3一样。 Hjort-Jensen说：“所有这些稳定状态的存在表明需要共振。”

但是霍伊尔只预测了碳共振态的能量；他无法说出导致他外表的力和相互作用，也无法说出他的身体特性。由于碳包含六个质子和六个中子，每个中子具有三个夸克，因此对于36个物体而言，霍伊尔状态是一项非常困难的任务。经过核物理学家数十年的努力，甚至在现代计算机的帮助下，仍然无法获得该状态的精确计算。手性

的新方法诺贝尔奖获得者史蒂芬·温伯格（Steven Weinberg）提出的有效理论（CET）使李和他的同事们可以很好地近似霍伊尔州的结构。这个技巧利用了这样一个事实，即原子核中的质子和中子彼此分开，因此它们彼此之间“看到”的不是三个夸克的结构，而是固态的（尽管是复杂的）粒子。

如果我们忘记夸克，那么36体问题将变成12体问题，但具有强相互作用，电磁力和控制所有粒子相互作用的高阶手性力。甚至这样的任务还没有收到确切的解决方案。 “要找出所有十二个质子和中子的确切位置非常困难，”李说。

为了进行计算，KET使用了数学技巧，有时在高中时使用。就像可以通过计算泰勒级数的前几个成员-无限数量的不断减少的成员-围绕曲线上的点来粗略计算出曲线上的数学函数一样，研究人员仅考虑泰勒级数中的前几个成员，就可以估算出产生霍伊尔状态的力。对于这些力量。

“我喜欢将其与打高尔夫球的3杆洞相比较[职业高尔夫球手必须打的3洞应该不超过3击-大约2杆。 trans。]，”李说。像泰勒系列的第一批成员一样，第一击“使球尽可能靠近球洞”。第二击，就像不太影响粒子运动的术语一样，使球更加靠近。第三击是一个小的调整。三击后，您可以很好地近似霍伊尔状态的结构和能量。

物理学家正在德国朱利叶超级计算机中心的JUGENE超级计算机上计算霍伊尔的状态。 IBM的机器功率达到222.8 teraflops。

当超级计算机在模拟中对位于三维晶格上的六个质子和六个中子进行这种计算时，粒子可以以无数种方式排列。然而，自然界中仅发现较低的能量构型。其中，发现了低能碳态。其中另一个是霍伊尔州，具有7.65 MeV的额外能量。

在普通笔记本电脑上，德国超级计算机JUGENE进行的计算将花费200多年的时间。

“从基本原理开始，您无需调整模型以适合复杂的搜索对象； “我们需要从粒子之间最简单的相互作用的起点来计算对象，”与Eugene Epelbaum，Hermann Krebs和Ulf-J一起工作的Lee说。 Meisner和Timo Lade。 [Evgeny Epelbaum，Hermann Krebs，Ulf-G。迈斯纳，蒂莫·莱德[

霍伊尔] 的状态就像弯曲的手臂一样，呈钝角三角形的形式，每个顶点处都有一个alpha粒子。原子核的额外能量使α粒子彼此之间的距离更远，这与处于基态的碳12（其三角形是等边的）发生的情况不同。

伯明翰大学的核物理学家和从业者马丁·弗里尔说，了解原子核的结构将有助于解释将原子核转变为可引起宇宙中许多其他元素的其他状态的频率和机制。计算有助于解释霍伊尔状态的存在，并发现如何针对生命的出现量身定制宇宙。弗里尔说：“如果霍伊尔的状态不存在，就不会有我们，而且如果他的精力稍有不同，生活就会以不同的方式进行。”

通过在仿真中提高三维晶格的分辨率，Lee及其同事希望阐明他们对霍伊尔状态的理解，并更好地理解使生命成为可能的物理学。“我们一直想解决与自己有关的问题，” Lee说。“当生命危在旦夕时，它变得非常有趣。”

最初的核心是预示生活元素

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