Ранняя Вселенная пережила стремительное раздувание — инфляцию. Согласно одной из теорий, движущая сила этого процесса (инфлатон) вела себя как аксион — частица, взаимодействующая с калибровочным полем через особую связь (аналог эффекта Черна — Саймонса). Это взаимодействие работает как насос: оно раскачивает квантовые флуктуации поля, превращая их в настоящие частицы. Часть этой энергии уходит в гравитационные волны — рябь пространства-времени.

Авторы впервые проследили весь путь рождения волн: от медленного скатывания инфлатона до стадии разогрева (переход энергии поля в обычные частицы) и далее к эпохе доминирования излучения. Ключевой момент наступает после инфляции, когда инфлатон начинает колебаться. Его качания заставляют параметр нестабильности быстро менять знак, возбуждая оба направления закрученности калибровочного поля. Это порождает всплеск высокочастотных гравитационных волн.

Такой сигнал, возможно, самый сильный из известных на высоких частотах. Его можно «услышать» косвенно — через вклад в эффективное число типов нейтрино (мера того, сколько лёгких частиц заполняло раннюю Вселенную). Кроме того, результат даёт мощный стимул строить новые детекторы, способные уловить эту рябь напрямую.