В первые мгновения Вселенная раздувалась с огромной скоростью. Этот процесс называют инфляцией, а движущую силу — полем инфлатона. Его энергия расталкивала пространство, как дрожжи поднимают тесто. Но у физиков есть подозрение: в тесте могли остаться «пузырьки» — сверхтяжёлые частицы, рождённые самим раздуванием.
Авторы работы рассмотрели модели, где инфлатон связан с дополнительным измерением. Скатываясь по энергетическому склону, он создаёт электрическое поле в этом скрытом направлении. Поле вырывает заряженные частицы из вакуума — точь-в-точь как эффект Швингера в сильных полях. Нейтральные частицы появляются через нестандартные взаимодействия с тем же полем. Главный сюрприз: рождаются даже частицы с массой больше хаббловского масштаба (энергетический лимит инфляции). Обычно такие гиганты подавлены фактором Больцмана, но здесь механизм работает без теплового тормоза — холодный старт.
Такой «холодный» коллайдер оставляет следы в реликтовом излучении и крупномасштабной структуре. Если сигнал найдут, мы заглянем в физику при энергиях, недостижимых на Земле. Колебания плотности, возникшие из квантовых флуктуаций, несут отпечаток тех тяжёлых гостей из начала времён.
Эффект Швингера предсказывает, что электрическое поле напряжённостью около 10¹⁸ В/м способно «вытянуть» электрон-позитронную пару прямо из вакуума. В лаборатории такое поле пока не создали, но инфляция ранней Вселенной могла быть естественным генератором.
В романе «Контакт» Карла Сагана сверхразумная цивилизация кодирует послание в самой ткани пространства-времени — примерно так же, как тяжёлые частицы оставляют отпечаток в реликтовом фоне.