Une casserole d'eau refroidit si lentement qu'elle reste liquide même en dessous de zéro. Une infime perturbation, et elle se transforme instantanément en glace, libérant sa chaleur latente. C'est à peu près ainsi que l'Univers primordial aurait pu connaître une transition de phase de première espèce : une forme de matière cédant soudainement la place à une autre, ce choc engendrant des ondes gravitationnelles — des ondulations dans le tissu même de l'espace.
Les auteurs de l'étude ont examiné un secteur caché particulier — une partie invisible de l'univers qui n'interagit avec notre monde que par la gravitation. Ils l'ont décrit à l'aide d'un modèle de Nambu–Jona-Lasinio étendu, avec trois types de particules semblables à des quarks. Ce modèle inclut des interactions qui violent la symétrie CP (la distinction entre matière et antimatière) et des forces supplémentaires qui stabilisent le vide. Lorsque ce secteur a refroidi après le Big Bang, des bulles de nouvelle phase y sont apparues — comme des bulles de vapeur dans l'eau bouillante, mais en sens inverse.
Les calculs ont révélé un résultat inattendu. En général, dans ce type de modèles, la transition se produit trop rapidement et les ondes sont faibles. Mais les chercheurs ont trouvé une région de paramètres où la vitesse de transition ralentit au point que l'amplitude des ondes bondit à un niveau accessible à la future observatoire μAres. De plus, les propriétés clés des ondes sont déterminées principalement par le profil radial du potentiel — une sorte de « relief » du paysage énergétique — et la présence d'un fond violant CP n'affecte presque pas le signal final.
Ainsi, un secteur caché complexe, avec ses symétries brisées et ses interactions supplémentaires, acquiert une « voix » gravitationnelle étonnamment claire et puissante. Les futurs détecteurs pourraient bien entendre l'écho de ce choc qui, jadis, a transformé le « bouillon » primordial de particules en le monde que nous connaissons.
L'observatoire μAres mentionné dans l'article est un projet de détecteur spatial d'ondes gravitationnelles capable de capter des signaux dans la gamme des microhertz, inaccessible aux installations terrestres.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre arrive sur fond d'ondulations de l'espace-temps — un peu comme les astrophysiciens cherchent des traces de transitions de phase dans les ondes gravitationnelles.