導入
超弦理論では、ブレーンまたはp ブレーンは、その宇宙体積に張力の形でエネルギーを所有する拡張された動的オブジェクトであり、これは、荷電粒子と同じように、特定の相互作用のソース電荷です。たとえば、電子は電磁相互作用の源です。ブレーンの言語では、荷電粒子は 0 ブレーンと呼ばれます。
ブレーンは、観測可能な宇宙が追加の次元を持つ時空の中に存在するブレーン(正確には 3 ブレーン) の内部体積を構成するブラナーと呼ばれる特定の宇宙論モデルによって普及しました。
弦理論には別のタイプの拡張オブジェクトが存在し、これも張力を持ちますが、動的ではありません (言い換えれば、その形状は物理的自由度との相互作用によって変動することはありません)。それはオリエンティフォールド計画です。
語源
ブレーンという言葉は実際には「膜」アフェレーシスです。
宇宙論的側面: ブラネール宇宙
この理論によれば、私たちの宇宙は 3 ブレーン上に位置することになります (簡単のため、単にブレーンと呼びます)。私たちが見るすべての銀河、私たちに届くすべての光はこのブレーンの一部であり、時空全体の次元をすべて見る重力を除いて、そこから逃げることはできません。私たちのブレーン、より正確には私たちのブレーンを構成する宇宙は、膨大な追加次元で構成される超宇宙の中で平和に浮かぶでしょう。したがって、これは私たちの宇宙がより大きな全体の一部であることを意味します。
加速モデル
Branaire モデルは、ビッグバンに関する型破りなモデルを生み出す可能性があります。このシナリオでは、ビッグバンは 2 つのブレーンが接触したときに発生する巨大なエネルギー交換になります。一方が驚異的な量のエネルギーと物質を非常に凝縮された形で他方に伝達し、もう一方も同じことを行います。この理論によれば、ビッグバンの基礎となるのはこのエネルギーの交換です。
結果
- したがって、これは、私たちの宇宙がすでに複数回のビッグバンを経験しており、この出来事が繰り返される可能性があることを意味します。
- もう一つの結果はビッグクランチです。エネルギーの交換はビッグクランチとみなすことができます。宇宙を構成するすべてのもの（暗黒物質と暗黒エネルギーを含む）は非常に小さな通路を通って他の宇宙に到達します。これが起こるには 2 つのブレーンが接触するだけで十分であり、さらに必然的に臨界密度に達することになります。
広い定義
「 pブレーン」は、弦理論の拡張オブジェクトです。 p はそれを構成する空間次元の数を表し、そのようなオブジェクトの時空間次元の総数はp + 1 です。たとえば、「1-ブレーン」は 1 つの空間次元と 1 つの時間次元を持つブレーンです。したがって、それは文字列の宇宙表面です。 「2 ブレーン」とは、2 つの空間次元と合計 3 つの空間次元を持つブレーンであり、これが一般に膜と呼ばれる物体 (つまり、3 次元に浸された表面) によって記述される宇宙の体積に相当します。空間）。 「10 ブレーン」は合計 11 次元 (時間を含む) にまたがります。
弦理論におけるブレーンの種類
- 理論の基本的な文字列は 1 ブレーンであり、基本的な文字列であることを覚えておくために F1 ブレーンとも呼ばれます。それらは、フィールドBによって伝達される相互作用の電源です。開放弦の場合、その両端は電磁気学の四極性と同様の 1 形式のソースでもあります。
- D ブレーンは、開放弦の端が存在するオブジェクトです。文字D は数学者ディリクレを指します。これは、文字列の終端が特定の空間内で移動する必要があることが、数学ではいわゆるディリクレ条件に相当するためです。もともとこのように定義されていたため、これらのオブジェクトが動的であることは明らかではありません。それにもかかわらず、D ブレーンはラモンド・ラモンド場と呼ばれる超弦理論の特定の特定の領域によって媒介される相互作用の源であるため、それらが実際に存在することがジョセフ ポルチンスキーによって示されました。さまざまなラモンド-ラモンド場に結合するさまざまな次元の D ブレーンがあります。たとえば、IIA 理論では、空間次元が 0 の D ブレーンが存在します。したがって、そのような D ブレーンは通常の粒子に似ており、 D 粒子またはD0 ブレーンとさえ呼ばれます。 IIB 理論には、単一の空間次元を持つ D ブレーンが含まれており、これらはD1 ブレーンです。したがって、後者は基本文字列と同じ次元数を持ち、このことは 2 つの間の関係の可能性を示唆しています。実際、非常に深刻な議論は、これら 2 つのオブジェクトの間にS 双対性と呼ばれる双対性の存在を指摘しています。宇宙論的な文脈を取り上げると、もしブラネール宇宙論の可能なシナリオが自然界で実現されるとしたら、私たちの宇宙は D3 ブレーンを構成し、標準モデルの粒子はそれに接続されている基本的な弦の端に対応するでしょう。
- NS5 ブレーンは、弦理論に存在する最後のタイプのブレーンです。基本的な弦と同様に、それは理論の B フィールドのソースですが、その結合のタイプは電気的ではなく磁気的です。うまく例えると、基本弦を通常の電荷に、B フィールドを電磁四重極ポテンシャルに比較したい場合、NS5 ブレーンは磁気独占の役割を果たすことになります。