Кастрюля с водой стоит на плите. Когда вода закипает, она скачком превращается в пар — это фазовый переход. В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная пережила нечто похожее, только менялись не жидкость и газ, а фундаментальные поля. Бурный процесс должен был породить рябь в ткани пространства — гравитационные волны, которые до сих пор блуждают по космосу фоновым гулом.
Уловить этот гул пытаются будущие космические детекторы LISA и DECIGO. Но услышать шум мало — нужно понять, какую именно «мелодию» он играет. Авторы работы смоделировали сигнал от такого перехода в виде ломаной линии с горбом: пик на определённой частоте и два перелома по краям. Для LISA пик задали на очень низкой частоте — одна трёхсотая герца (волна растягивалась бы на часы), а для DECIGO — на одном герце (одно колебание в секунду). Затем проверили, насколько точно приборы смогут восстановить параметры этой ломаной.
Результат оказался поучительным. Оба детектора хорошо определят, где находится пик и насколько он высок. А вот наклон линий до и после пика, а также точное место перелома — параметры гораздо более ускользающие. Для DECIGO, если не убрать полностью мешающий сигнал от звёздных пар, погрешность определения наклона вырастет в полтора раза. Это как пытаться расслышать тембр скрипки, когда рядом играет целый оркестр. Поэтому важно не только засечь сам факт «кипения» ранней Вселенной, но и суметь очистить запись от посторонних шумов.
Фазовый переход первого рода похож на закипание воды: он происходит скачком, с выделением энергии. Во Вселенной такой переход мог создать пузырьки новой фазы, которые расширялись и сталкивались, порождая гравитационные волны.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал из космоса оказывается посланием внеземной цивилизации. Здесь же мы ищем не голос разума, а эхо рождения самого пространства.