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Branenkosmologie Die ist eine häufig aber nicht nur im Zusammenhang mit der Stringtheorie diskutierte Theorie die davon

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 Raumzeitdimensionen noch eine oder mehrere zusätzliche 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 Expansionsverhalten des Universums, was eine experimentelle Überprüfung dieses Sachverhalts ermöglicht.

Geschichte Bearbeiten

Bereits 1914 wurde von Gunnar Nordström und 1919 von 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 elektromagnetischer Kraft erreichen. Die Idee der zusätzlichen Dimensionen wurde später von der Stringtheorie aufgegriffen. Diesen Theorien gemeinsam ist, dass die Extradimensionen kompaktifiziert sind, d. 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. 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. 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.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. CMS Collaboration: Search for Microscopic Black Hole Signatures at the Large Hadron Collider,
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Veröffentlichungsdatum:
Die Branenkosmologie ist eine haufig aber nicht nur im Zusammenhang mit der Stringtheorie diskutierte Theorie die davon ausgeht dass neben den vier in der Kosmologie ublichen Raumzeitdimensionen noch eine oder mehrere zusatzliche Dimensionen Extradimensionen existieren Die vierdimensionale Raumzeit ist somit eine Hyperebene die sogenannte Bran von Membran die in eine hoherdimensionale Raumzeit den sogenannten Bulk eingebettet ist Gewohnliche Materie ist auf der Bran gefangen das heisst sie kann nicht in die Extradimension en entweichen Die zusatzlichen Dimensionen sind deshalb im Alltag nicht wahrnehmbar Sie haben allerdings Einfluss auf das Expansionsverhalten des Universums was eine experimentelle Uberprufung dieses Sachverhalts ermoglicht Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Siehe auch 3 Literatur 4 Weblinks 5 EinzelnachweiseGeschichte BearbeitenBereits 1914 wurde von Gunnar Nordstrom und 1919 von Theodor Kaluza in einem Brief an Albert Einstein und 1926 auch von Oskar Klein eine funfte Dimension vorgeschlagen Kaluza Klein Theorie Auf diese Weise wollten sie eine Vereinigung von Gravitation und elektromagnetischer Kraft erreichen Die Idee der zusatzlichen Dimensionen wurde spater von der Stringtheorie aufgegriffen Diesen Theorien gemeinsam ist dass die Extradimensionen kompaktifiziert sind d h aufgerollt Der Kompaktifizierungsradius liegt in etwa bei der Plancklange Dies bedeutet dass die zusatzlichen 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 wurde 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 ermoglichte Ziel dieses Modells war es das Hierarchieproblem zu losen d h eine Erklarung dafur zu finden dass die Gravitation um Grossenordnungen schwacher ist als die ubrigen Wechselwirkungskrafte 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 B auf die Expansion des Universums zum Teil deutlich von dem ursprunglichen 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 schrankt zudem die Moglichkeiten von Theorien mit unendlich grossen Extradimensionen erheblich ein 1 Siehe auch Bearbeitenp Brane D BraneLiteratur BearbeitenMarina Seikel Branenkosmologie als alternative Erklarung der dunklen Energie 2006 urn nbn de bsz 16 opus 62306 Diplomarbeit Betreuung Max Camenzind Ruprecht Karls Universitat Heidelberg Fakultat fur Physik und Astronomie Landessternwarte Heidelberg Konigstuhl Brian Greene Der Stoff aus dem der Kosmos ist Raum Zeit und die Beschaffenheit der Wirklichkeit Siedler Munchen 2004 geb Pantheon Munchen 2006 Paperback Goldmann Munchen 2008 Taschenbuch ISBN 3 442 15487 1 Brian Greene D Brane Topology Changing Transitions Nucl Phys B525 1998 284 296 Weblinks BearbeitenAn introduction to Brane World Cosmology von Andreas MullerEinzelnachweise Bearbeiten CMS Collaboration Search for Microscopic Black Hole Signatures at the Large Hadron Collider Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Branenkosmologie amp oldid 214311153