Fasövergångar, såsom kokning av vatten eller smältning av en metall, är vanliga men fascinerande fenomen som sporrar överraskningar årtionden efter decennier. De uppstår ofta när temperaturen på ett ämne ändras, genom att bubblor i den nya fasen bildas kärnor, som sedan expanderar. I slutändan har den nya fasen tagit över hela containern.

Det tidiga universum bestod av en het plasma vars temperatur minskade när universum expanderade. Det spekuleras av många fysiker att en fasövergång kan ha inträffat strax efter Big Bang. Detta skulle då ha lett till kärnbildning av bubblor och deras efterföljande kollisioner. Sådana kollisioner skulle skapa kraftfulla krusningar i rymdtiden som kunde observeras i planerade gravitationsvågsdetektorer. Laser Interferometer Space Antenna (LISA), med ett preliminärt uppskjutningsdatum 2037, är en sådan sond som kanske kan upptäcka dessa tidiga universums rymdtidskurser.

Det har dock varit en utmaning att beskriva tidiga fasövergångar i universum. Helsingfors universitets forskare Oscar Henriksson, Mark Hindmarsh och Niko Jokela, tillsammans med kollegor vid University of Oviedo och University of Sussex, attackerade detta problem med en teknik från strängteorin som kallas holografisk dualitet. De visade hur dualiteten kan användas för att kartlägga problemet till ett mer lätthanterligt problem, och hur de viktiga kvantiteterna som beskriver bubblans kärnbildning och tillhörande gravitationsvågsignaler kan extraheras.

I framtiden kan dessa nya metoder tillämpas direkt i mer realistiska scenarier, där utgångspunkten skulle vara en möjlig förlängning av standardmodellen för partikelfysik.

Resultaten publicerades den 29 mars i tidskriften Physical Review Letters . Gruppen tar sig an det kvarvarande hindret, beräkningen av bubbelväggens hastighet, som behövs för den fullständiga beskrivningen av de första principerna av tidig universums fasövergång och det avtryck det gör på gravitationsvågsspektrumet. + Utforska vidare

Universums mörka sida:Hur svarta hål blev supermassiva