В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная пережила стремительное раздувание — инфляцию. Словно воздушный шар, который надули не равномерно, а с крошечными пульсациями, она растянулась в миллиарды раз за ничтожную долю секунды. Эти пульсации застыли в виде ряби плотности. Из неё позже выросли галактики. Обычно в моделях инфляции получается почти идеально ровный спектр этой ряби. Но новые наблюдения реликтового излучения (микроволнового фона от ранней Вселенной) намекают на лёгкий перекос.
Авторы работы взяли за основу теорию супергравитации — своеобразный каркас для объединения всех сил — и поместили туда поле, управляющее инфляцией. Это поле связано с гипотетическим великим объединением взаимодействий (тем, что физики называют GUT-полем). Чтобы стабилизировать картину, они ввели небольшую добавку в уравнения — высшую поправку, которая действует как едва заметный регулятор громкости. В результате спектр ряби расширения Вселенной чуть сдвигается. Он идеально попадает в область, которую предпочитают данные телескопа ACT.
Модель остаётся экономной: поле инфлатона (того, что вызывает раздувание) не достигает планковских значений, где ломается привычная физика. Отношение гравитационных волн к ряби плотности получается крошечным — порядка 0,001–0,01. Это тоже согласуется с наблюдениями. После окончания инфляции поле скатывается в минимум и колеблется, рождая частицы. Такой процесс называют разогревом. Авторы просчитали его детально, включив механизм несохранения барионного числа. Он объясняет, почему во Вселенной есть вещество, но почти нет антивещества.
Так лёгкий акцент в ранней Вселенной, зафиксированный чуткими детекторами, помогает выбрать правильную партитуру среди множества моделей инфляции. И снова оказывается, что природа чуть сложнее самого простого рецепта, но ровно настолько, чтобы мы могли это уловить.
Реликтовое излучение, которое изучали в работе, приходит к нам с расстояния более 13 миллиардов световых лет. Оно остыло до 2,7 градусов выше абсолютного нуля — холоднее, чем жидкий гелий.