Braan

Braan ehk  p-braan (sõnast "membraan") on stringiteoorias  (M-teoorias) ja sellega seotud teooriates (näiteks supergravitatsiooniteoorias) hüpoteetiline füüsikaline objekt, mille mõõde p on väiksem kui selle ruumi mõõde, kus ta paikneb. 

Nimetuse võttis kasutusele Michael Duff koos kaasautoritega 1988. aastal avaldatud publikatsioonis 

Braanid on punktosakese üldistus. Nende liikumisvõrrandid vastavad kvantmehaanikale. Braanidel on mass, samuti võib neil olla muid omadusi, nagu näiteks laeng.

Punktosake on 0-braan,  string on 1-braan, membraan on 2-braan, instanton on (−1)-braan.

Braanid paigutatakse d-mõõtmelisse ruumi. Supersümmeetrilise stringiteooria järgi d=10 (9 ruumimõõdet ja ajamõõde). Kaluza-Kleini kompaktifikatsioon redutseerib peale d ka p-d, nii et efektiivne teooria tegeleb braanidega, mille mõõde on väiksem. 

Braanide üks erijuht on D-braanid ehk Dp-braanid  (D Dirichlet' järgi).

Tähtsus 
Braane vaadeldi täpsemalt, kui 1990ndatel ühtsustati viis stringiteooriat (I tüüpi stringiteooria), IIA tüüpi stringiteooria, IIB tüüpi stringiteooria ning heterootilised stringiteooriad E8 ja SO(32) ning supergravitatsiooniteooria M-teooriaks, käsitades stringiteooriaid ja supergravitatsiooni M-teooria piirjuhtudena väikese vastastikmõjukonstandi korral. 

Gary Horowitz ja Andrew Strominger tegid kindlaks, et ka suurema mõõtmega objektil saab olla sündmuste horisont nagu mustal augul. Joseph Polchinski II tüüpi superstrngiteooriaid, mis on laiendatud lahtiste stringidega.  Kui anda lahtistele stringidele p+1-mõõtmelises ruumis Neumanni ääretingimused (tuletis on otspunktides null) ning 9–p ülejäänud mõõtmes Dirichlet' ääretingimused (väljatugevus on otspunktides null), siis liiguvad otspunktid p-mõõtmelistel objektidel D-braanidel.

Mõju 

Kõige lihtsamal juhtumil tuletatakse p-braani liikumisvõrrandid mõjust 
, kus  on indutseeritud meetrika ja koordinaadid  on kohakoordinaadid d-mõõtmelises ruumis. See on ruumala, mille p-mõõtmeline objekt oma ajalises arengus võtab, nn maailmaruumala. Euleri-Lagrange'i võrrandid otsivad maailmaruumala miinimumi.

 Erijuht p=0 
Kui p=0 ja meetrika on konstantselt , siis võttes , saame

Kui mõõde d=4 (kolm ruumimõõdet ja üks ajamõõde), on see relatiivsusteooriast tuntud punktosakese mõju. See on punktosakese moodustatud maailmajoone pikkus. Punktosake liigub trajektooril, mille puhul maailmajoone pikkus on minimaalne. 

Punktosake on seega 0-braan.

 Erijuht p=1 

Kui p=1 ja meetrika on konstantselt , saame Nambu-Goto-mõju

st bosonstringi maailmapindala. Stringi dünaamika minimeerib selle mõju. String on 1-braan. 

 Üldine mõju 
Üldine p-braani mõju on

kusjuures p''-braan on seotus dilatoniga , indutseeritud meetrikaga, antisümmeetrilise tensoriga  ja väljatensoriga .

Kosmoloogia 

Kuigi paljud arutlused braanide kohta eeldavad, et me ei taju lisamõõtmeid, sest neil on väike mastaap ja neid saab tunnetada ainult osakestefüüsika raames, on ka lähenemisi, mille järgi kogu meie universum on braan suurema mõõtmega ruumis. Gunnar Nordströmi ja Theodor Kaluza algseid kaalutlused saab sõnastada nii, et meie 3+1-mõõtmeline aegruum on 3-braan 5-mõõtmelises ruumis.

Viited

Stringiteooria
Kvantväljateooria