Брана — это объект, подобный мембране, вложенный в многомерное пространство-время, действующий как граница или дефект.Брана, сокращение от мембраны, — это фундаментальный объект в теории струн и связанных с ней frameworks, обобщающий понятие точечной частицы на более высокие измерения. 0-брана — это точка, 1-брана — струна, 2-брана — мембрана и так далее. Во многих моделях считается, что наша наблюдаемая Вселенная является 3-браной — трёхмерной поверхностью, вложенной в многомерное пространство-время. Частицы и силы, кроме гравитации, ограничены этой браной, тогда как гравитация может распространяться в дополнительные измерения. Эта идея объясняет, почему гравитация кажется такой слабой по сравнению с другими силами, и предлагает основу для решения проблемы иерархии в физике частиц.
Концепция бран возникла в теории струн в 1980-х и 1990-х годах, с ключевыми разработками Джозефа Полчински, который в 1995 году показал, что D-браны (на которых могут заканчиваться открытые струны) необходимы для теории. Сценарий мира на бране был популяризирован Лизой Рэндалл и Раманом Сундрумом в 1999 году.
В сценариях мира на бране поля Стандартной модели являются открытыми струнами, концы которых прикреплены к бране, поэтому они не могут покинуть её. Гравитационные взаимодействия, однако, передаются замкнутыми струнами, которые могут путешествовать через объём — многомерное пространство за пределами браны. Это означает, что гравитация может «просачиваться» в дополнительные измерения, ослабляя её силу на нашей бране. Наличие дополнительных измерений также может проявляться в виде модификаций законов гравитации на малых масштабах или в виде сигналов в детекторах гравитационных волн, таких как стохастический фон или эхо в слияниях чёрных дыр.
Модели бран используются в теоретической космологии для объяснения слабости гравитации, природы тёмной материи (например, как частиц, живущих на других бранах) и для генерации предсказаний для обсерваторий гравитационных волн и коллайдеров частиц.
В некоторых моделях мира на бране Большой взрыв интерпретируется как столкновение двух бран, которое могло оставить обнаружимый след в реликтовом излучении.
