Quelltext der Seite Branenkosmologie

Die '''Branenkosmologie''' ist eine häufig (aber nicht nur) im Zusammenhang mit der [[Stringtheorie]] diskutierte Theorie, die davon ausgeht, dass neben den vier in der [[Kosmologie]] üblichen [[Raumzeit]]dimensionen noch eine oder mehrere zusätzliche [[Dimension (Mathematik)#Hamel-Dimension|Dimensionen]] (''Extradimensionen'') existieren. Die vierdimensionale Raumzeit ist somit eine [[Hyperebene]], die sogenannte '''Bran''' (von [[Membran]]), die in eine höherdimensionale Raumzeit, den sogenannten ''Bulk'', eingebettet ist. Gewöhnliche Materie ist auf der Bran gefangen, das heißt, sie kann nicht in die Extradimension(en)  entweichen. Die zusätzlichen Dimensionen sind deshalb im Alltag nicht wahrnehmbar. Sie haben allerdings Einfluss auf das [[Expansion des Universums|Expansionsverhalten des Universums]], was eine experimentelle Überprüfung dieses Sachverhalts ermöglicht.

== Geschichte ==

Bereits 1914 wurde von [[Gunnar Nordström]] und 1919 von [[Theodor Kaluza (Physiker)|Theodor Kaluza]] in einem Brief an [[Albert Einstein]] und 1926 auch von [[Oskar Klein]] eine fünfte Dimension vorgeschlagen ([[Kaluza-Klein-Theorie]]). Auf diese Weise wollten sie eine Vereinigung von [[Gravitation]] und [[Elektromagnetische Wechselwirkung|elektromagnetischer Kraft]] erreichen. Die Idee der zusätzlichen Dimensionen wurde später von der [[Stringtheorie]] aufgegriffen. Diesen Theorien gemeinsam ist, dass die Extradimensionen kompaktifiziert sind, d.&nbsp;h. „aufgerollt“. Der Kompaktifizierungsradius liegt in etwa bei der [[Plancklänge]]. Dies bedeutet, dass die zusätzlichen Dimensionen derart klein sind, dass sie weder im Alltag, noch in bisherigen Experimenten wahrzunehmen sind. Ein Objekt, das sich in Richtung einer dieser Dimensionen bewegt, würde fast augenblicklich wieder an seinem Ausgangspunkt ankommen.

Erst gegen Ende der 1990er Jahre wurde ein Modell entwickelt, das [[Randall-Sundrum-Modell]], das eine unendlich große bzw. makroskopisch große, also nicht kompaktifizierte, Extradimension ermöglichte. Ziel dieses Modells war es, das [[Hierarchieproblem]] zu lösen, d.&nbsp;h. eine Erklärung dafür zu finden, dass die Gravitation um Größenordnungen schwächer ist als die übrigen Wechselwirkungskräfte. Das Randall-Sundrum-Modell stellt das erste Branenmodell dar. Im Laufe der letzten Jahre wurde eine Vielzahl weiterer Modelle entwickelt, die sich in ihren Auswirkungen (z.&nbsp;B. auf die Expansion des Universums) zum Teil deutlich von dem ursprünglichen Modell unterscheiden. Die Branenkosmologie ist somit kein einheitliches theoretisches Gebilde, sondern besteht aus vielen verschiedenen Modellen.

Bislang wurden noch keine experimentellen Beweise einer weiteren Dimension gefunden. Die Analyse von Experimenten des [[Large Hadron Collider]] (LHC) am [[CERN]] im Dezember 2010 schränkt zudem die Möglichkeiten von Theorien mit unendlich großen Extradimensionen erheblich ein.<ref>[https://arxiv.org/abs/1012.3375 CMS Collaboration: ''Search for Microscopic Black Hole Signatures at the Large Hadron Collider,'']</ref>

== Siehe auch ==
* [[p-Brane]]
* [[D-Brane]]

== Literatur ==

* {{Literatur|Autor=Marina Seikel|Titel=Branenkosmologie als alternative Erklärung der dunklen Energie|Jahr=2006|URN=nbn:de:bsz:16-opus-62306|Kommentar=Diplomarbeit (Betreuung: Max Camenzind). [[Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg]] (Fakultät für Physik und Astronomie, [[Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl]])}}
* [[Brian Greene]]: ''Der Stoff, aus dem der Kosmos ist : Raum, Zeit und die Beschaffenheit der Wirklichkeit''. Siedler, München 2004 (geb.); Pantheon, München 2006 (Paperback); Goldmann, München 2008 (Taschenbuch). ISBN 3-442-15487-1.
* Brian Greene: ''[https://arxiv.org/abs/hep-th/9711124 D-Brane Topology Changing Transitions]''. Nucl. Phys. B525 ([[1998]]) 284–296.

== Weblinks ==

* [https://www.spektrum.de/astrowissen/astro_ppt.html#bran An introduction to Brane World Cosmology], von Andreas Müller

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=110615097X}}

[[Kategorie:Kosmologie (Physik)]]