Вселенная похожа на многослойный пирог, где наш слой — звёзды, планеты и люди — лишь один из многих. В соседнем слое, который физики называют скрытым сектором, кипят свои процессы. Эта работа рассказывает об одном таком процессе — фазовом переходе первого рода, когда вещество резко меняет состояние, как вода превращается в лёд. Только здесь переход происходит в сверхохлаждённой жидкости: она долго остаётся жидкой ниже точки замерзания, а потом мгновенно застывает.
Авторы рассмотрели скрытый сектор с особой симметрией (она обозначается U(1)), которая спонтанно нарушается. Вдоль определённого направления потенциал поля становится почти плоским, и барьер между старым и новым состоянием вырастает не сам по себе, а за счёт радиационных поправок — как будто его лепит невидимая рука. Ключевую роль здесь играет масса частицы-переносчика взаимодействия, которую называют гейджино. Она задаёт глубину барьера, а масса её скалярного партнёра помогает новому состоянию быть устойчивым. Когда температура падает, в старом вакууме зарождаются пузырьки нового — совсем как пузырьки пара в закипающей воде. Их стенки сталкиваются, и эта турбулентность рождает гравитационные волны — рябь пространства-времени.
Расчёты показывают, что при массе гейджино от 5 до 23 процентов от масштаба нарушения симметрии сигнал достигает уровня, который смогут уловить будущие детекторы — Телескоп Эйнштейна и Космический Исследователь. Но всё зависит от теплового контакта между скрытым и видимым секторами. Если скрытый сектор изначально холодный, сигнал едва заметен при слабой связи и усиливается в сотни раз, когда связь растёт. Если же скрытый сектор изначально горячий, мощный сигнал возникает даже при слабом контакте. Учёные проследили эту эволюцию с помощью системы из 11 уравнений, которая отдельно описывает холодную внешнюю область и разогретую внутренность пузырьков.
Будущие детекторы гравитационных волн будут настолько чувствительны, что смогут услышать фазовый переход, случившийся в первые доли секунды после Большого взрыва, даже если он произошёл в совершенно невидимом секторе.
В романе «Конец вечности» Айзека Азимова реальность меняется скачками — примерно так же скачкообразно меняется вакуум при фазовом переходе, рождая волны, которые расходятся по всей Вселенной.