D-branas en teoría de cuerdas
Fondo teórico
La mayoría de las versiones de la teoría de cuerdas implican dos tipos de cuerda:
cuerdas abiertas con puntos finales desligados y
cuerdas cerradas que forman lazos cerrados. Explorando las consecuencias de la
acción de Nambu-Goto, queda claro que la energía puede fluir a lo largo de una cuerda, deslizándose hasta el punto final y desapareciendo. Esto plantea un problema: la
conservación de la energía establece que la energía no debe desaparecer del sistema. Por lo tanto, una teoría consistente de cuerdas debe incluir lugares en los cuales la energía pueda fluir cuando deja una cuerda; estos objetos se llaman D-branas. Cualquier versión de la teoría de cuerdas que permite cuerdas abiertas debe incorporar necesariamente D-branas, y todas las cuerdas abiertas debe tener sus puntos finales unidos a estas branas. Para un teórico de cuerdas, las D-branas son objetos físicos tan "reales" como las cuerdas y no sólo entes matemáticos que reflejan un valor.
Se espera que todas las
partículas elementales sean estados vibratorios de las cuerdas cuánticas, y es natural preguntarse si las D-branas están hechas de algún modo con las cuerdas mismas. En un sentido, esto resulta ser verdad: entre el
espectro de las partículas que las vibraciones de la cuerda permiten, encontramos un tipo conocido como
taquión, que tiene algunas propiedades raras, como
masa imaginaria. Las D-branas se pueden imaginar como colecciones grandes de taquiones coherentes, de un modo parecido a los fotones de un rayo láser.
Las cuerdas que están restringidas a D-branas se pueden estudiar por medio de una
teoría cuántica de campos de 2 dimensiones
renormalizable.
Cosmología de Mundo de Branas
Esto tiene implicaciones en la
cosmología, porque la teoría de cuerdas implica que el universo tienen más dimensiones que lo esperado (26 para las
teorías de cuerdas bosónicas y 10 para las
teorías de supercuerdas) tenemos que encontrar una razón por la cual las dimensiones adicionales no son evidentes. Una posibilidad sería que el universo visible es una D-brana muy grande que se extiende sobre tres dimensiones espaciales. Los objetos materiales, conformados de cuerdas abiertas, están ligados a la D-brana, y no pueden moverse "transversalmente" para explorar el universo fuera de la brana. Este panorama se llama una
Cosmología de branas. La fuerza de la
gravedad no se debe a las cuerdas abiertas; los
gravitones que llevan las fuerzas gravitacionales son estados vibratorios de cuerdas cerradas. Ya que las cuerdas cerradas no tienen por qué estar unidas a D-branas, los efectos gravitacionales podrían depender de las dimensiones adicionales perpendiculares a la brana.
Agujeros negros
Otro uso importante de D-branas ha sido el estudio de los
agujeros negros. La teoría de D-branas permite asignar los
estados cuánticos de los agujeros negros.
