En cosmología y teoría de cuerdas , la cosmología branar , también llamada teoría de cuerdas y branas , es un modelo cosmológico cuya idea principal es que nuestro universo, y todo lo que contiene, estaría aprisionado en una estructura llamada brana (una "D3-brana" más exactamente), que se incluiría en un “superuniverso” dotado de dimensiones adicionales y que podría albergar otras branas (y por tanto otros universos).
La cosmología de Branaire es un conjunto de escenarios cosmológicos inspirados en las ideas de la segunda revolución de la teoría de cuerdas , cuyo objetivo es resolver el famoso problema de la jerarquía . En estos modelos, el universo observable de cuatro dimensiones es una subparte del universo total que tiene dimensiones adicionales . Las partículas de materia observable (descritas por el modelo estándar ) están confinadas en las cuatro dimensiones observadas por un mecanismo no descrito explícitamente pero que se supone que es similar al de la teoría de cuerdas en modelos que poseen D-branas (siendo esta última por definición los extremos de las cuerdas abiertas, y las partículas de materia en estos modelos de cuerdas abiertas son descritas con precisión por tales extremos). La gravedad , mientras tanto, se está extendiendo en todas las dimensiones y, por lo tanto, es solo a través de él que estas dimensiones adicionales serían observables.
Los primeros modelos de cosmología branar se remontan al trabajo de Lisa Randall y Raman Sundrum en 1999 inspirado en el trabajo de Arkhani-Hamed , Dimopoulos y Dvali en 1998. La idea principal es tratar de explicar la extraordinaria debilidad de la intensidad gravitacional. fuerza frente a las otras fuerzas por la existencia de dimensiones adicionales. La gravedad que vive naturalmente en todas las dimensiones, es la constante que da su intensidad en todas las dimensiones que es entonces fundamental y elegida del mismo orden de magnitud que las otras escalas fundamentales. La gravedad observada en las cuatro dimensiones se rige luego por una constante efectiva , derivada de esta constante fundamental, así como por una escala de longitud asociada con las dimensiones adicionales.
Se han propuesto varias descripciones de estas dimensiones adicionales compatibles con esta idea. En primer lugar, se pueden elegir compactos pero de gran tamaño (modelo Randall-Sundrum I) frente a la escala electrodébil del modelo estándar (en la práctica del orden de 1 mm para seguir siendo compatibles con las pruebas actuales del fuerza de gravitación) o de tamaño infinito (Randall-Sundrum II) pero con una curvatura dada por una constante cosmológica en el volumen (que es distinta de una posible constante cosmológica en las cuatro dimensiones visibles) que también fija una escala que hace que la constante de gravedad tetradimensional efectiva sea pequeña en comparación con la intensidad de otras fuerzas.
En los modelos de compactación de Kaluza-Klein, también encontramos una geometría total con dimensiones adicionales pero solo cuatro de las cuales son realmente visibles. Sin embargo, en un modelo de compactificación no se prevé ningún mecanismo de confinamiento de las partículas del modelo estándar, lo que impone, por tanto, que estas últimas sean compactas y de muy reducido tamaño para ser compatibles con los datos experimentales que son extremadamente precisos (ver medida de la constante giromagnética ) y, por lo tanto, imponen una física de partículas de cuatro dimensiones. Desafortunadamente, las pequeñas dimensiones adicionales no permiten resolver el problema de la jerarquía con respecto a la gravitación.
Por el contrario, los modelos branar aprovechan el hecho de que, en relación con los datos relativos a la física de partículas, los experimentos relacionados con las pruebas de gravedad en distancias pequeñas son muy imprecisos, y los mejores datos solo están disponibles 'a escala de una décima de milímetro (véanse las pruebas de la gravitación newtoniana). Por lo tanto, en principio es posible acomodar la presencia de grandes dimensiones adicionales ("grandes" en comparación con la escala del modelo estándar) pero más pequeñas que una décima de milímetro.
Con la puesta en servicio del LHC , estarán disponibles nuevas formas de probar la existencia de posibles dimensiones adicionales, ya que su dominio energético del orden de TeV corresponde a un tamaño de estas dimensiones del orden de un milímetro.