จักรวาลวิทยาแบบแบรน (Brane cosmology)หมายถึงทฤษฎีหลายทฤษฎีในฟิสิกส์อนุภาคและจักรวาลวิทยาที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีสตริงทฤษฎีซูเปอร์สตริงและทฤษฎีเอ็ม (M-theory )

แนวคิดหลักคือปริภูมิเวลา สี่มิติที่มองเห็นได้ นั้นถูกจำกัดอยู่ภายในแผ่นบาง (brane) ในปริภูมิ ที่มีมิติสูงกว่า เรียกว่า "มวลรวม" (bulk) (หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ไฮเปอร์สเปซ") หาก มิติเพิ่มเติมเหล่านั้นเป็นแบบกะทัดรัด (compact ) เอกภพที่สังเกตได้ก็จะประกอบด้วยมิติพิเศษนั้น และในกรณีเช่นนั้น การอ้างอิงถึงมวลรวมจึงไม่เหมาะสม ในแบบจำลองมวลรวม อย่างน้อยบางมิติพิเศษนั้นมีขนาดใหญ่ (อาจเป็นอนันต์) และแผ่นบางอื่นๆ อาจเคลื่อนที่ผ่านมวลรวมนี้ ปฏิสัมพันธ์กับมวลรวม และอาจรวมถึงแผ่นบางอื่นๆ สามารถส่งผลต่อแผ่นบางของเรา และทำให้เกิดผลกระทบที่ไม่พบในแบบจำลองจักรวาลวิทยาแบบมาตรฐานทั่วไป

จักรวาลวิทยาแบบแบรนบางเวอร์ชัน ซึ่งอิงตาม แนวคิด มิติพิเศษขนาดใหญ่สามารถอธิบายความอ่อนแอของแรงโน้มถ่วง เมื่อเทียบกับ แรงพื้นฐานอื่นๆของธรรมชาติ จึงแก้ปัญหาลำดับชั้นได้ ในภาพแบรนแรงแม่เหล็กไฟฟ้าแรง นิวเคลียร์ อ่อนและแรงนิวเคลียร์แข็งจะถูกจำกัดอยู่ที่แบรน แต่แรงโน้มถ่วงไม่มีข้อจำกัดดังกล่าวและแผ่กระจายไปทั่วปริภูมิเวลาทั้งหมด ซึ่งเรียกว่า บัลค์ พลังดึงดูดของแรงโน้มถ่วงส่วนใหญ่ "รั่วไหล" เข้าสู่บัลค์ ผลที่ตามมาคือ แรงโน้มถ่วงควรจะดูแข็งแกร่งกว่ามากในระดับเล็กๆ (ระดับอะตอมหรืออย่างน้อยระดับมิลลิเมตร) ซึ่งมีแรงโน้มถ่วง "รั่วไหล" น้อยกว่า ในปี 2547 มีการทดลองต่างๆ ดำเนินการเพื่อทดสอบสิ่งนี้^{[ 1 ]}การขยายแนวคิดมิติพิเศษขนาดใหญ่ด้วยซูเปอร์สมมาตรในบัลค์ดูเหมือนจะมีแนวโน้มที่ดีในการแก้ไขปัญหาที่เรียกว่าปัญหาค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

หนึ่งในความพยายามแรกสุดที่มีการบันทึกไว้ในการประยุกต์ใช้จักรวาลวิทยาแบรนเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีเชิงแนวคิดนั้นมีอายุย้อนไปถึงปี 1983 ^{[ 5 ]}

ผู้เขียนได้อภิปรายถึงความเป็นไปได้ที่เอกภพจะมีมิติ แต่ว่าอนุภาคธรรมดานั้นถูกจำกัดอยู่ในบ่อศักย์ซึ่งแคบไปตามทิศทางเชิงพื้นที่และแบนราบไปตามอีกสามทิศทาง และได้เสนอแบบจำลองห้ามิติแบบเฉพาะขึ้นมา ${\displaystyle (3+N)+1}$${\displaystyle N}$

ในปี พ.ศ. 2541/2532 Merab Gogberashviliได้ตีพิมพ์บทความจำนวนหนึ่งบนarXivโดยแสดงให้เห็นว่าหากเราพิจารณาเอกภพเป็นเปลือกบาง ( คำพ้องความหมาย ทางคณิตศาสตร์ของ "brane") ที่ขยายตัวในปริภูมิ 5 มิติ ก็จะมีความเป็นไปได้ที่จะได้มาตราส่วนเดียวสำหรับทฤษฎีอนุภาคที่สอดคล้องกับ ค่าคงที่จักรวาลวิทยา 5 มิติและความหนาของเอกภพ ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาลำดับชั้นได้ [ ^{6 ] [ 7 ] Gogberashvili}ยังแสดงให้เห็นว่ามิติทั้งสี่ของเอกภพเป็นผลมาจาก ข้อกำหนด ด้านเสถียรภาพที่พบในคณิตศาสตร์ เนื่องจากส่วนประกอบพิเศษของสมการสนามของไอน์สไตน์ที่ให้คำตอบที่จำกัดสำหรับ สนาม สสารนั้นสอดคล้องกับเงื่อนไขหนึ่งของเสถียรภาพ^{[ 8 ]}

ในปี พ.ศ. 2542 ได้มีการเสนอ สถานการณ์ Randall–Sundrum ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด คือ RS1 และ RS2 (ดูแบบจำลอง Randall–Sundrumสำหรับคำอธิบายที่ไม่ใช่เชิงเทคนิคของ RS1) แบบจำลองจักรวาลวิทยาของแบรนเหล่านี้ได้รับความสนใจอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แบบจำลอง Chung-Freese ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งมีการประยุกต์ใช้สำหรับการออกแบบเมตริกของกาลอวกาศตามมาในปี พ.ศ. 2543 ^{[ 9 ]}

ต่อมา ข้อเสนอแบบ เอกไพโรติกและแบบวัฏจักรก็ปรากฏขึ้น ทฤษฎีเอกไพโรติกตั้งสมมติฐานว่าต้นกำเนิดของเอกภพที่สังเกตได้เกิดขึ้นเมื่อแผ่นขนานสองแผ่นชนกัน^{[ 10 ]}

ณ ขณะนี้ ยังไม่มีรายงาน หลักฐานเชิงทดลองหรือการสังเกตใดๆ เกี่ยวกับ มิติพิเศษขนาดใหญ่ ตามที่แบบจำลอง Randall–Sundrum ต้องการ การวิเคราะห์ผลลัพธ์จาก เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider)ในเดือนธันวาคม 2010 ได้จำกัดขอบเขตของหลุมดำที่เกิดขึ้นในทฤษฎีที่มีมิติพิเศษขนาดใหญ่อย่างมาก^{[ 11 ]}เหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วงแบบหลายผู้ส่ง GW170817ยังถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดข้อจำกัดที่อ่อนแอของมิติพิเศษขนาดใหญ่ด้วย^{[ 12 ] [ 13 ]}

• ทฤษฎีคาลูซา-ไคลน์
• จักรวาลวิทยาควอนตัมแบบวงวน

• จักรวาลวิทยาแบรน (Brane cosmology) บน arxiv.org
• Brax, Philippe ; van de Bruck, Carsten (2003). "จักรวาลวิทยาและโลกแบรน: บทวิจารณ์". แรงโน้มถ่วงคลาสสิกและควอนตัม20 (9): R201– R232. arXiv : hep -th/0303095 . Bibcode : 2003CQGra..20R.201B . doi : 10.1088/0264-9381/20/9/202 . S2CID  9623407 .– ผลกระทบทางจักรวาลวิทยาของสถานการณ์โลกแบบแบรน (brane world) จะถูกนำมาทบทวนในเชิงการสอน
• ทางลัดมิติ – หลักฐานสำหรับนิวตริโนปลอดเชื้อ (สิงหาคม 2550; Scientific American)
• Langlois, David (2003). "จักรวาลวิทยาแบรน: บทนำ". Progress of Theoretical Physics Supplement . 148 : 181– 212. arXiv : hep-th/0209261 . Bibcode : 2002PThPS.148..181L . doi : 10.1143/PTPS.148.181 . S2CID  9751130 .– เอกสารนี้ (32 หน้า) เป็นบทนำเกี่ยวกับการศึกษาจักรวาลวิทยาของแบรน (brane cosmology)
• Papantonopoulos, Eleftherios (2002). "Brane Cosmology". Cosmological Crossroads . Lecture Notes in Physics. Vol. 592. pp.  458– 477. arXiv : hep-th/0202044 . Bibcode : 2002LNP...592..458P . doi : 10.1007/3-540-48025-0_15 . ISBN 978-3-540-43778-9. S2CID  3084654 .– บทบรรยาย (24 หน้า) ที่นำเสนอในการประชุมภาคฤดูร้อนด้านจักรวาลวิทยาครั้งแรกของทะเลอีเจียน ณเกาะซามอสเดือนกันยายน พ.ศ. 2544