Гитарная струна, если её тронуть, задрожит и быстро затихнет. А теперь — струна космическая. Тончайшая нить чистой энергии, оставшаяся после Большого взрыва, в триллионы раз тоньше атома и плотнее нейтронной звезды. Ударь по ней — и она может петь миллиарды лет.
В новой работе физики рассмотрели особый тип колебаний. Не поперечные дрожания, а волны, бегущие вдоль самой струны, словно звук по натянутому канату. Это векторные возбуждения — они ведут себя как массивные частицы, запертые на одномерной нити. Учёные просчитали их спектр и форму, а затем проследили, как они затухают. Затухание идёт по степенному закону — медленно, как остывает чашка кофе, а не как лопается мыльный пузырь.
Но самое удивительное случилось в полном 3+1-мерном моделировании. Векторная мода вошла в резонанс с голдстоуновским сектором — безмассовыми колебаниями, которые обычно «съедаются» механизмом Хиггса. Возникла параметрическая неустойчивость: струна начала раскачиваться сразу в двух поперечных направлениях, как маятник, который вдруг закачался не только вперёд-назад, но и влево-вправо. Эффект неожиданный: прежние исследования показывали, что обычные моды формы возбуждают лишь одно направление.
Так космическая струна из абстрактной гитарной метафоры превращается в сложный музыкальный инструмент, способный на многоголосие. И его «песни» — гравитационные волны и всплески излучения — могут однажды рассказать нам о первых мгновениях Вселенной.
Космическая струна толщиной с протон весила бы как гора, а километр такой струны — примерно как Земля.