В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная гудела, как колокол. Инфляция — эпоха стремительного расширения, подтверждённая измерениями реликтового излучения — завершилась, и поле инфлатона начало колебаться вокруг минимума своего потенциала. Словно удар языка о купол, эти колебания передавали энергию пространству-времени. Эту стадию называют разогревом: инфлатон рождал частицы, наполняя мир материей. Идею разогрева развивал Андрей Линде, опираясь на ранние работы по инфляции Алана Гута. Но потенциал мог содержать крошечный дефект. Словно микротрещина в колоколе, она меняет характер колебаний.
Физики рассмотрели конкретную реализацию — α-аттракторную T-модель инфляции. К ней добавили тяжёлое скалярное поле, которое через виртуальные процессы создаёт квантовую поправку Коулмана–Вайнберга — микроскопический дефект на дне потенциала. Форма поправки зависит от параметра κ. При κ = 1 квадратичный член исчезает, и потенциал вблизи минимума становится почти квартальным. Чтобы увидеть последствия, учёные провели численное моделирование с кодом CosmoLattice. На трёхмерной решётке эволюционировали инфлатонное поле и метрика, подчиняясь уравнениям Эйнштейна и расширению Фридмана. Так рождается параметрический саморезонанс: отдельные моды флуктуаций экспоненциально растут, раскачивая друг друга. Как будто удар вызывает в колоколе не просто звон, а вибрацию, которая сама себя усиливает, порождая сложный узор.
Спектр гравитационных волн, рождённых параметрическим саморезонансом при κ = 1, оказался необычен. Вместо гладкого распределения энергии по частотам появилось несколько резких максимумов. Главный пик достигает амплитуды h²ΩGW ∼ 10⁻¹⁰ и приходится на частоты порядка 10⁹ Гц — примерно такой же частоты, как у микроволновых печей. Это сверхвысокочастотный диапазон, далёкий от возможностей современных гравитационно-волновых детекторов. Если κ чуть больше единицы, резонанс ослабевает, и спектр сглаживается. Уменьшение масштаба M расширяет окно для пиков, но при слишком малых M высшие члены потенциала смазывают резонанс. Подобные сигналы могли бы стать зондом для квантовой гравитации — физики планковского масштаба, где пространство-время пенится от квантовых флуктуаций.
Космический колокол отзвенел почти мгновение спустя после рождения Вселенной, но его звук — слабый шелест гравитационных волн — мог сохраниться до наших дней. Микротрещина, квантовая поправка, оставила в этом гуле характерную метку, предсказанную расчётами. Если будущие детекторы её уловят, мы впервые услышим голос физики, скрытой за пределами Стандартной модели. А пока численные симуляции уточняют картину, добавляя взаимодействие с другими полями, изучая диссипативные эффекты. Каждый новый штрих приближает разгадку.
Предсказанные гравитационные волны имеют частоты порядка гигагерц — примерно на таких частотах работают современные Wi-Fi-роутеры.