في أعماق نجم ضخم، تتصادم نواتا كربون وتلتحمان لتكوّنا نواة مغنيسيوم واحدة. تعتمد على هذه العملية سرعة احتراق النجم لوقوده والعناصر الكيميائية التي يتسنّى له إنتاجها. لكن الحساب الدقيق لهذا الاندماج على الورق كان صعبًا للغاية: فالنوى ليست كرات بلياردو، بل أنظمة كمومية يمكنها إعادة ترتيب نفسها بطرق متعددة.
يقدّم العمل الجديد نموذجًا يمكن فيه لنواتي الكربون أن تندمجا مباشرة أو عبر مرحلة وسيطة: أولًا، ينفصل جزء صغير (جسيم ألفا) من إحدى النواتين، ثم يتحد الجزء المتبقي مع النواة الأخرى. الأمر أشبه براقصَين يمكنهما أداء رفعة بطريقتين مختلفتين — بالقفز أو عبر الرفع. ولأول مرة، أتاح أخذ المسارين معًا تفسير كلٍّ من تجارب تبعثر النوى وبيانات الاندماج في آن واحد.
يتنبأ النموذج أيضًا بأن نواة المغنيسيوم الناتجة عن الاندماج لا تحتوي على حالات "جزيئية" نقية تدور فيها نواتا الكربون حول بعضهما مثل الكواكب. بدلًا من ذلك، كل شيء مختلط: نواة المغنيسيوم تشبه مرجلًا فيه عصيدة تغلي، حيث يستحيل تمييز المكوّنات الأصلية.
هذه مجرد خطوة أولى. في المستقبل، يخطط المؤلفون لإضافة قنوات انبعاث البروتونات والنيوترونات ليعمل النموذج في درجات حرارة أعلى — في أشد أعماق النجوم حرارة. عندها سنتمكن من معرفة كمية الكربون والأكسجين والعناصر الأخرى التي تولد في الكون بدقة أكبر.
تتكون نواة الكربون-12 من 6 بروتونات و6 نيوترونات، بينما تتكون نواة المغنيسيوم-24 من 12 بروتونًا و12 نيوترونًا. أي أن اندماج نواتي كربون ينتج ضعف عدد الجسيمات تمامًا، لكن بخصائص مختلفة.