Faseovergangen, zoals het koken van water of het smelten van een metaal, zijn alledaagse maar fascinerende fenomenen die decennia na decennia voor verrassingen zorgen. Ze komen vaak voor als de temperatuur van een stof wordt veranderd, door de kiemvorming van bellen van de nieuwe fase, die vervolgens uitzet. Uiteindelijk heeft de nieuwe fase de hele container overgenomen.

Het vroege heelal bestond uit een heet plasma waarvan de temperatuur afnam naarmate het heelal uitdijde. Er wordt door veel natuurkundigen gespeculeerd dat er kort na de oerknal een faseovergang kan hebben plaatsgevonden. Dit zou dan hebben geleid tot kiemvorming van bellen en hun daaropvolgende botsingen. Dergelijke botsingen zouden krachtige rimpelingen in de ruimtetijd veroorzaken die zouden kunnen worden waargenomen in geplande zwaartekrachtgolfdetectoren. De Laser Interferometer Space Antenna (LISA), met een voorlopige lanceringsdatum in 2037, is zo'n sonde die deze vroege rimpelingen in de ruimtetijd in het universum kan detecteren.

Het was echter een uitdaging om vroege faseovergangen in het universum te beschrijven. De onderzoekers van de Universiteit van Helsinki, Oscar Henriksson, Mark Hindmarsh en Niko Jokela, vielen samen met collega's van de Universiteit van Oviedo en de Universiteit van Sussex dit probleem aan met behulp van een techniek uit de snaartheorie die bekend staat als holografische dualiteit. Ze lieten zien hoe de dualiteit kan worden gebruikt om het probleem in kaart te brengen naar een meer handelbaar probleem, en hoe de belangrijke grootheden die de nucleatie van bellen en de bijbehorende zwaartekrachtsgolfsignalen beschrijven, kunnen worden geëxtraheerd.

In de toekomst kunnen deze nieuwe methoden direct worden toegepast in meer realistische scenario's, waarbij het uitgangspunt een mogelijke uitbreiding van het standaardmodel van de deeltjesfysica zou zijn.

De resultaten zijn op 29 maart gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters . De groep pakt ook het resterende obstakel aan, de berekening van de bellenwandsnelheid, die nodig is voor de volledige beschrijving van de eerste principes van de faseovergang in het vroege heelal en de afdruk die het maakt op het zwaartekrachtsgolfspectrum. + Verder verkennen

De donkere kant van het universum:hoe zwarte gaten superzwaar werden