World-Brane
În teoria șirurilor , teoria lumii brane sau cosmologia brane ( Brane Cosmology ) este o teorie cosmologică formulată sub teoria M (teoria care încearcă să reunească cele 5 teorii ale șirurilor ).
Conceptul
Teoria Brane-World, spre deosebire de teoria inflației reformulate în compatibilitate cu teoria superstringului , presupune că dimensiunile suplimentare nu sunt spații microscopice Calabi-Yau , ci dimensiuni care sunt mai mari decât cele trei dimensiuni spațiale percepute zilnic. Teoria lumii brane presupune că Universul este un 3-brane tridimensional cufundat într-un hiperspațiu cu 11 dimensiuni (branurile sunt așa-numitele „membrane” n-dimensionale ipotezate de teoria M ). Țesătura spațiu-timp , în acest context, constă din suprafața tridimensională a Universului. Conform acestei teorii, materia din Univers nu poate „ieși” din ea pentru a pătrunde în hiperspațiu, întrucât supersirurile deschise tind să aibă ambele capete conectate la o D-brane . La fel ca Universul nostru, poate exista o infinitate de alte Universe paralele scufundate în hiperspațiu, Universe formate din branuri n-dimensionale. Aceste brane ar pluti într-un hiperspațiu numit și „ vrac ”.
Severitate: o excepție de la regulă
Conform teoriei M, toate suprasirurile deschise tind să aibă ambele capete conectate la o d-brane. Astfel, ele pot fi prezente doar într-un anumit univers și nu pot pluti liber în hiperspațiu: în consecință, atât materialele particulelor pe care particulele purtătoare ale forțelor (cu excepția unuia) nu le pot ieși din Universul nostru. Conform teoriei M, totuși, gravitonii sunt compuși , spre deosebire de toate celelalte particule, din șiruri de inele închise. Acest lucru ar face gravitația o forță foarte specială, deoarece ar permite transmiterea ei de la un Univers la altul prin hiperspațiu. Cu alte cuvinte, materia prezentă într-un Univers ar putea interacționa prin gravitație cu materia prezentă în alt Univers. Această ipoteză ar explica astfel intensitatea redusă a interacțiunii gravitaționale: o parte din gravitonii virtuali emiși de o particulă masivă într-un anumit Univers ar pluti prin hiperspațiu interacționând cu materia diferitelor Universe. Acest lucru ar putea oferi o explicație pentru fenomenul așa-numitei materii întunecate .
Modelul ciclic
Cel mai acreditat model cosmologic, în contextul teoriei lumii brane, este deocamdată modelul ecpirotic ciclic , dezvoltat de fizicienii Paul Steinhardt (care ulterior au abandonat teoria multiversului ) și Neil Turok . Conform acestui model, Universul nostru, o brană tridimensională, este într-o coliziune constantă cu un Univers paralel separat de o distanță foarte mică în dimensiunile suplimentare. Pe o perioadă de câteva mii de miliarde de ani, cele două Universuri se ciocnesc într-un Big Splat . În momentul coliziunii, o cantitate mare de radiații este eliberată în fiecare dintre cele două Universuri, care ar trebui să fie egală cu cea care provine din oscilațiile inflatonului conform teoriei inflației . Datorită fluctuațiilor cuantice , în momentul Big Splat, unele părți ale celor două Universe s-ar ciocni înainte de altele, formând o cantitate neuniformă de radiație (aceeași neuniformitate este explicată în modelul inflaționist datorită fluctuațiilor cuantice în câmpul inflatonului). Acest model aparent absurd are baze solide în teoria M, conform căreia cea de-a șaptea dimensiune ar trebui să fie comprimată între două ramuri: în modelul ciclic, cele două universuri aflate în coliziune continuă sunt separate exact de cea de-a șaptea dimensiune.
Experimentarea modelului ciclic
Modelul ciclic, deocamdată principala teorie cosmologică după inflație, poate fi supus unor experimente capabile să-i demonstreze valabilitatea. În primul rând, modelul ciclic se bazează în întregime pe teoria M și, mai general, pe teoria supercordurilor: dacă teoria din urmă ar fi invalidată de date experimentale, modelul ciclic și teoria lumii brane în sine ar fi false. În al doilea rând, un experiment mai direct pentru a confirma modelul ciclic și a invalida inflația ar putea fi efectuat de sonde capabile să detecteze unde gravitaționale: conform modelului inflaționist, de fapt, oscilațiile inflatului au condus la distorsiuni ale spațiului- timpul ( undelor gravitaționale ), de asemenea, perceptibil în Universul actual, în timp ce în modelul ciclic Big Splat nu generează unde gravitaționale. O verificare a modelului ciclic care confirmă validitatea acestuia ar putea reprezenta o dovadă experimentală în favoarea teoriei superstringului în sine.
Bibliografie
- Brian Greene , The complot of the cosmos , Turin, Einaudi, 2004, ISBN 88-06-16962-9
- Brian Greene , Universul elegant. Supersiruri, dimensiuni ascunse și căutarea teoriei ultime , Torino, Einaudi, 2005, ISBN 88-06-17739-7
- Michio Kaku , Lume paralele. O călătorie prin creație, dimensiunile superioare și viitorul cosmosului , Torino, Ed.Code, 2006, ISBN 88-7578-054-4
