Вселенная пронзительно звенела в первые мгновения. В эпоху инфляции, когда пространство расширялось быстрее света, энергии были чудовищны — в триллионы раз выше, чем в Большом адронном коллайдере. Этот невообразимый «звон» — колебания первичной плазмы, рождённые квантовыми флуктуациями — застыл в реликтовом излучении и распределении материи. Если тогда существовали сверхтяжёлые частицы, они должны были оставить в нём характерный ритмичный след, похожий на рябь от камня. Увидеть этот узор в крупномасштабной структуре — значит прощупать «коллайдер», работавший при температурах 10²⁹ K. Идею такого космологического коллайдера предложил Хуан Малдасена, опираясь на теорию Алана Гута.
Воссоздать сигнал в компьютерных симуляциях было непросто. Обычные методы раскладывают трёхточечные корреляции — биспектр — по готовым шаблонам, но для моделей с быстрыми осцилляциями они дают сбой. Команда разработала обходной путь: разбила пространство волновых чисел на ячейки и сшила значения кубическими полиномами, добившись точности лучше процента. Вся работа опиралась на стандартную космологию с законом Хаббла и уравнениями Фридмана. Затем на суперкомпьютере запустили ансамбль кубов со стороной 3 Гпк/ч (почти 10 миллиардов световых лет), заполненных 10⁹ частицами тёмной материи. Эволюцию проследили до современной эпохи (z=0). Гало (гигантские облака тёмной материи, в которых рождаются галактики) идентифицировали, а их склонность группироваться — байяс — сравнили с распределением всей материи.
Впервые проявились отчётливые немонотонные колебания байяса (коэффициента, показывающего, насколько сильнее собраны гало по сравнению с веществом). Для базовой модели волна хорошо видна на масштабах около 10⁻² ч/Мпк. Стоило увеличить массу гало в десять раз — и характерный масштаб $k_c$ сдвинулся с 0.015 до 0.0068 ч/Мпк, почти точно следуя изменению лагранжева радиуса. Амплитуда колебаний тоже выросла. Ещё интереснее эффект концентрации: когда гало разделили по внутренней плотности, фаза сдвинулась вдвое — у более компактных объектов пики уходят на заметно меньшие масштабы. С ростом частоты ω сигнал быстро подавляется: если в первичном биспектре осцилляции имеют постоянную амплитуду, то в байясе гало они усредняются и при ω≈8 падают до нескольких процентов.
Открытие даёт новый мощный тест инфляционных моделей. В отличие от классической локальной негауссовости, чей сигнал монотонен и может имитироваться инструментальными эффектами, здесь мы имеем периодическую структуру с предсказуемыми частотой и фазой. Коллайдерные сигналы могут оказаться даже более чистым окном в первичную физику. Практический вывод: калибровки параметров смещения, полученные ранее для локальной PNG, работают и для этих моделей, а значит, существующие пайплайны анализа (DESI, Euclid, Rubin) легко расширить.
Так пульс Вселенной, родившийся в первые мгновения, отзывается в расположении современных скоплений. Следующий шаг — выделить эти ритмичные колебания в реальных каталогах миллионов галактик. Если сигнал подтвердится, мы узнаем не только о частицах, которые никогда не рождались в лабораториях, но и о самой природе инфляции — эпохи, открывшей наш мир.
Космологический коллайдер — не фантазия, а сама Вселенная в возрасте $10^{-32}$ секунды. Температура тогда достигала $10^{29}$ Кельвинов, и столкновения были в 10 триллионов раз энергичнее, чем на Большом адронном коллайдере.
В романе «Контакт» Карла Сагана внеземной разум кодирует информацию в пульсаре — здесь же сама Вселенная оставила «послание» в распределении галактик, которое мы только начинаем расшифровывать.