L'Univers ressemble à un gâteau à plusieurs étages, où notre étage — étoiles, planètes et êtres humains — n'est que l'un parmi tant d'autres. Dans l'étage voisin, que les physiciens appellent le secteur caché, bouillonnent des processus qui leur sont propres. Ces travaux racontent l'un de ces processus : une transition de phase du premier ordre, lorsque la matière change brusquement d'état, comme l'eau qui se transforme en glace. Sauf qu'ici, la transition se produit dans un liquide super-refroidi : il reste longtemps liquide en dessous du point de congélation, puis se solidifie instantanément.
Les auteurs ont examiné un secteur caché doté d'une symétrie particulière (notée U(1)), qui se brise spontanément. Le long d'une certaine direction, le potentiel du champ devient presque plat, et la barrière entre l'ancien et le nouvel état ne se forme pas d'elle-même, mais grâce aux corrections radiatives — comme si une main invisible la sculptait. Le rôle clé est joué ici par la masse de la particule porteuse de l'interaction, appelée jauge. Elle fixe la profondeur de la barrière, tandis que la masse de son partenaire scalaire aide le nouvel état à être stable. Lorsque la température chute, des bulles du nouvel état naissent dans l'ancien vide — tout comme des bulles de vapeur dans l'eau qui bout. Leurs parois entrent en collision, et cette turbulence engendre des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps.
Les calculs montrent que pour une masse de jauge comprise entre 5 et 23 pour cent de l'échelle de brisure de symétrie, le signal atteint un niveau que les futurs détecteurs — le Télescope Einstein et le Cosmic Explorer — pourront capter. Mais tout dépend du contact thermique entre le secteur caché et le secteur visible. Si le secteur caché est initialement froid, le signal est à peine perceptible pour un couplage faible, et il s'amplifie des centaines de fois lorsque le couplage augmente. Si le secteur caché est initialement chaud, un signal puissant apparaît même avec un contact faible. Les scientifiques ont suivi cette évolution à l'aide d'un système de 11 équations, qui décrit séparément la région externe froide et l'intérieur chauffé des bulles.
Les futurs détecteurs d'ondes gravitationnelles seront si sensibles qu'ils pourront entendre une transition de phase survenue dans les premières fractions de seconde après le Big Bang, même si elle s'est produite dans un secteur totalement invisible.
Dans le roman « La Fin de l'éternité » d'Isaac Asimov, la réalité change par à-coups — à peu près de la même manière que le vide change brusquement lors d'une transition de phase, engendrant des ondes qui se propagent à travers tout l'Univers.