Сразу после Большого взрыва пространство остывало неравномерно. В некоторых местах могли возникнуть топологические дефекты — складки пространства, тонкие, как волос, но невероятно плотные нити энергии. Физики называют их космическими струнами. Эти одномерные объекты колеблются, сталкиваются и излучают гравитационные волны — рябь самой ткани пространства-времени.

В новой работе учёные добавили струнам особое свойство: сверхпроводимость. Одно из полей, из которых состоит струна, ведёт себя как носитель тока. Электрический заряд течёт по струне без сопротивления, словно по идеальному проводу. Авторы просчитали на трёхмерной решётке, как такая сеть струн эволюционирует в расширяющейся Вселенной, и оценили спектр её гравитационного излучения. Для этого они моделировали динамику струн с учётом взаимодействия поля-струны и поля-тока, численно решая уравнения поля на дискретной пространственно-временной решётке.

Главный результат — форма гравитационно-волнового спектра зависит от силы связи между полем-струной и полем-током. При слабой связи струна излучает широкий диапазон частот. Но стоит усилить взаимодействие — и высокочастотная часть спектра проседает. Это похоже на гитарную струну, которая при сильном натяжении перестаёт звенеть обертонами. Аналогия упрощает: в реальности подавление высоких частот связано с тем, что ток отбирает энергию у мелкомасштабных колебаний струны.

Такой «спектральный портрет» — ключ к разгадке природы космических струн. Если детекторы нового поколения увидят характерный завал на высоких частотах, это станет первым свидетельством того, что струны не просто существуют, но и несут сверхпроводящий ток. И тогда тонкая нить из ранней Вселенной расскажет о силах, которые действовали в первые мгновения после Большого взрыва.