Cosmologia branara si Universul branar
Cosmologia branara
In cosmologie și in teoria corzilor (teoria M), cosmologia branara, cunoscuta si sub numele de teoria corzilor și a branelor, este un model cosmologic in care ideea principală este că Universul nostru, și tot ce contine el, este inchis într-o structură numită brana (mai exact intr-o 3D-brana), care ar fi inclusa într-un “super-univers”, prevazut cu dimensiuni suplimentare și care ar putea găzdui alte brane (și deci alte Universuri).
Universurile situate pe brane plutesc într-un super-univers, format din dimensiuni suplimentare, mari sau mici, în funcție de model.
Cosmologia branara este un set de scenarii cosmologice, inspirat de ideile celei de-a doua revoluții a teoriei corzilor, al cărei scop este de a rezolva faimoasa problema a ierarhiei. In aceste modele, universul observabil, cu patru dimensiuni, este o parte a universului total care are dimensiuni suplimentare.
Branele au fost popularizate de unele modele cosmologice, numite modele branare, în care universul observabil ar constitui volumul intern al unei brane (o 3-brana) existand într-un spațiu-timp cu dimensiuni suplimentare.
Particulele materiei observabile (descrise de modelul standard) sunt limitate în cadrul celor patru dimensiuni observate printr-un mecanism care nu este descris în mod explicit, dar presups a fi similar cu cel din teoria corzilor în modelele cu D-brane (acestea din urma fiind, prin definiție, locul extremitatilor corzilor deschise, iar particulele de materie, in aceste modele ale corzilor deschise, sunt descrise doar prin astfel de extremitati). In schimb, gravitatia se propaga în toate dimensiunile, și doar prin intermediul sau aceste dimensiuni suplimentare vor fi observate.
In cosmologia branara, o D-brana este o brana pe care sunt fixate extremitatile corzilor deschise care sunt la originea materiei pe care o conțin. D de la D-brane, vine de la Dirichlet: capetele corzii nu pot părăsi brana, ceea ce poarta denumirea de conditia lui Dirichlet.
O 2D-brana si o 3D-brana legate printr-o coarda
Universul branar
Conform acestei teorii, Universul nostru ar fi situat pe o 3-brana. Toate galaxiile pe care le vedem și toata lumina pe care o primim fac parte din aceasta brana din care nu putem iesi, cu excepția gravitației, care cuprinde toate dimensiunile spațiu-timpului total. Brana noastra, sau mai exact, Universul ce constituie brana noastra, pluteste pașnic într-un super-univers format din imense dimensiuni suplimentare. Acest lucru ar însemna că Universul nostru face parte dintr-un ansamblu mai vast.
Modelul branar poate da naștere unor modele neconventionale in ceea ce priveste Big Bang-ul. In acest scenariu, Big Bang-ul ar fi un schimb de energie colosala care s-ar produce atunci când se ciocnesc două brane. Cele doua brane isi transmit o cantitate uriașă de energie și materie sub forma foarte condensata. Conform acestei teorii, acest schimb de energie ar fi la baza producerii Big Bang-ului.
In primul rand, acest lucru ar însemna că Universul nostru a fost deja supus mai multor Big Bang-uri și că acest eveniment poate fi repetitiv.
In al doilea rand, schimbul de energie ar putea fi văzut ca un Big Crunch: tot ceea ce constituie un univers (inclusiv materia întunecată și energia întunecată) trec printr-un mic pasaj pentru a ajunge in alt Univers. Ar fi suficient sa se ciocneasca doua brane pentru ca acest lucru să se întâmple, fara sa ajunga neapărat la densitatea critică.
Modelul ekpyrotic al Universului
Universul ekpyrotic, sau scenariul ekpyrotic, este un model cosmologic ce descrie originea și forma Universului. Numele vine de la termenul stoic ekpyrosis (in greaca veche, ekpurōsis) insemnand conflagrație sau în intelesul stoic “conversie/transformare în foc”.
Modelul ekpyrotic al Universului este o alternativă la modelul standard al inflației cosmice, ambele bazandu-se pe ideea ca modelul „Lambda CDM”, Lambda Cold Dark Matter, este o descriere fidela a Universului primordial.
Acesta face referire la modelul cosmologic al stoicilor al eternei reîntoarceri, propunand un ciclu nesfârșit al transformarii in foc a Universului, urmat de o dezvoltare identica a noii lumi, de fapt un model ciclic.
Modelul ekpyrotic a fost propus de cosmologul de origine sud-africana Neil Turok (nascut in 1958, profesor la Universitatea Cambridge) si cosmologul american Paul Steinhardt (profesor de fizica la Universitatea Princeton) care susțin că Universul nu a început dintr-o singularitate, ci are la origine ciocnirea a două brane. Aceasta coliziune evită singularitatea primordială și expansiunea superluminica a spațiu-timpului, mentinand aproape aceeași scara fara fluctuații de densitate și alte caracteristici ale Universului observabil.
Modelul ekpyrotic este ciclic, deși ciocnirile dintre brane sunt rare pe scara timpului expansiunii Universului spre o expansiune aproape fara nici o caracteristica plana. Observațiile care pot face diferența între modelele ekpyrotic și inflaționist includ polarizarea radiației cosmice de fond și distribuția frecvențelor in spectrul undelor gravitaționale.
***
In cosmologie, modelul ΛCDM (“Lambda CDM”, Lambda Cold Dark Matter) este un model cosmologic care reprezintă un univers omogen și izotrop a cărui curbură spațială este zero, și conține mai multa materie întunecată și energia întunecată decât materia obișnuită. Λ (lambda) este, de obicei, simbolul constantei cosmologice, care este forma cea mai simplă a energiei întunecate.
Toate obiectele vizibile ale universul observabil, stele, gaz, praf, nebuloase, particule nu constituie decat cca. 5% din masa totală a acestuia. Restul masei este constituita dintr-un sfert de materie întunecată și restul este energie întunecată a cărei natură exactă nu este cunoscută pana acum (2006).
Un astfel de model este considerat (in 2006) cel mai simplu model cosmologic care poate descrie universul observabil.
© CCC
Continuare… Gravitatia cuantica
Inceputul articolului: In cautarea unei teorii a totului