Почему пузыри не сразу становятся веществом экспресс
Кипящая вода в кастрюле — вот с чего стоит начать. Пузыри пара всплывают, лопаются, и поверхность успокаивается. Примерно так же в первые мгновения жизни Вселенной могло вести себя особое поле, заполнявшее пространство: в нём надувались и сталкивались пузыри новой фазы — как островки пара в жидкости. Раньше думали, что после столкновения поле тут же замирает и превращается в обычные частицы. Новое исследование говорит: нет, сразу успокоения не будет.
Когда два пузыря сталкиваются, их стенки движутся с огромной скоростью — почти как свет. В этот миг поле не рассыпается ровным слоем, а идёт рябью: возникают крутые перепады, похожие на складки на скомканной простыне. Эти складки хранят в себе энергию движения и долго не разглаживаются. Компьютерное моделирование в одном, двух и трёх измерениях показало: чем быстрее летели стенки пузырей (а скорость меряют числом, которое физики называют гамма-звезда), тем дольше поле ведёт себя не как тяжёлое вещество, а как нечто среднее между веществом и излучением. Излучение — это когда энергия размазана по пространству, как свет в комнате; вещество — когда она собрана в комки. Так вот, после столкновения пузырей смесь получается промежуточной: ни то ни сё.
Переход к настоящему веществу начинается только когда складки-неоднородности растягиваются вместе с расширением Вселенной — примерно как рисунок на воздушном шарике, который раздувают. Или когда поле само себя успокаивает через внутренние соударения и превращения частиц. Этот процесс затягивается: вещество начинает доминировать лишь когда Вселенная станет старше в число раз, равное той самой гамма-звезде. Если пузыри неслись с гамма-звезда равной тысяче, то ждать придётся в тысячу раз дольше, чем думали. А это уже меняет картину для многих явлений, которые родились в ту эпоху.
Такая задержка — не мелочь. Она напрямую влияет на то, какие гравитационные волны (рябь самого пространства) доходят до нас из тех времён, сколько могло образоваться первичных чёрных дыр и как распределялась невидимая тёмная материя. Всё это напоминает уже не кастрюлю, а скорее замедленную съёмку лопающегося мыльного пузыря: плёнка не исчезает мгновенно, а дрожит и собирается в капли лишь спустя заметное время.
Если бы пузыри в ранней Вселенной сталкивались на скорости, близкой к световой, их энергия была бы так велика, что один такой пузырь мог бы на короткое время затмить целую галактику — но увидеть это было некому.
В романе «Контакт» Карла Сагана машина, построенная по чертежам инопланетян, создаёт пузырь пространства-времени, который движется сквозь кротовые норы — отголосок идеи о пузырях, меняющих саму ткань реальности.