В первую долю секунды после Большого взрыва Вселенная пережила стремительное раздувание — инфляцию. Двигателем этого процесса, возможно, было гипотетическое скалярное поле, медленно скатывающееся по своему потенциалу, словно шарик по пологому склону. Это поле называют аксионом.
Особенность аксиона в том, что он способен взаимодействовать с электромагнитным полем: подобно дирижёру, раскачивающему оркестр, аксионное поле может порождать электромагнитные волны буквально из вакуума, усиливая квантовые флуктуации.
Долгое время считалось, что при сильной связи между аксионом и электромагнетизмом рождённые волны начинают так мощно воздействовать обратно на поле, что расчёты теряют предсказательную силу — как если бы оркестр заглушил дирижёра. Авторы новой работы перепроверили эти расчёты, применив два независимых подхода: учли пространственные неоднородности самого аксионного поля и квантовые поправки к его динамике. Оказалось, что даже при очень большой силе связи существует широкий режим, где обратное действие остаётся умеренным. Поле продолжает уверенно вести свою партию, не теряя контроля над расширением.
Этот результат — хорошая новость для космологов. Модели инфляции с аксионом теперь можно проверять точнее, не опасаясь потерять контроль над математическим аппаратом. Тихая, но уверенная работа дирижёра в первые мгновения могла оставить измеримые следы, которые мы сегодня наблюдаем в виде тонких узоров на карте реликтового фона.
Аксион придумали для решения загадки сильных взаимодействий, а теперь он — один из главных кандидатов на роль тёмной материи и двигателя инфляции.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал инопланетян был закодирован в поляризации, похожей на ту, что создают аксионные поля в ранней Вселенной.