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Una brana è una regione indefinita di spazio- tempo, ma limitata, la cui estensione è quella di una sezione di spazio. La parola membrana spiega la scelta del termine brana, perché le membrane, come le brane, sono strati che ora contornano e talora attraversano una sostanza. Alcune brane sono sezioni dello spazio cui appartengono, nel senso che attraversano lo spazio, altre sono, sezioni di spazio che lo delimitano.

Comunque sia, una brana è un dominio con meno dimensioni dello spazio pluridimensionale che la circonda o che essa confina. Si noti che le membrane hanno due dimensioni, ma le brane possono avere qualsiasi numero di dimensioni.

Abbiamo detto che la possibilità che le brane siano invisibili possa essere dovuta al fatto che esse sono infinitamente piccole e la possibilità che fossero arrotolate non è l’unica.

Questo ci suggerisce una possibilità diversa: forse le dimensioni extra non sono arrotolate, ma semplicemente terminano ad una distanza finita. Poiché dimensioni che spariscono nel nulla sono potenzialmente pericolose, ci devono essere dei limiti per le dimensioni a sviluppo finito, termini che indicano dove e come le dimensioni finiscono.

Il PROBLEMA è: che cosa succede alle particelle e all’energia di confine?

La RISPOSTA è: incontra una brana.

In un mondo con più dimensioni, le brane sono i confini di tutto lo spazio a più dimensioni, il volume pluridimensionale noto nella comunità scientifica come bulk.

A differenza delle brane, tale volume si estende lungo tutte le dimensioni: abbraccia ogni dimensione, dentro la brana, come pure fuori. Il bulk, di conseguenza, è massiccio, laddove, a confronto, la brana è piatta. In una brana che contorna il bulk lungo certe direzioni, alcune dimensioni del volume pluridimensionale sono parallele alla brana, altre dimensioni sono trasversali; questi ultimi, inoltre, si estendono solo da una parte della brana.

Per capire la natura di dimensioni finite e che hanno termine sulle brane, immaginato un tubo sottile molto lungo. Nel tubo è possibile definire tre dimensioni. Una lunga e due corte.

Per rendere più immediata l’analogia con le brane piatte, immaginiamo che il tubo abbia la sezione quadrata. Un tubo infinitamente lungo avrebbe quattro pareti piatte infinitamente lunghe. Se il tubo fosse di per sé un universo, potremmo dire che sia un universo a tre dimensioni, 2 delle quali sarebbero delimitate da pareti, da una parte e dall’altra, mentre la terza si estenderebbe all’infinito.

Sappiamo che un tubo sottile e lungo, visto da lontano, appare monodimensionale.

Ma possiamo anche chiederci: questo universo- tubo come apparirebbe a un essere intelligente che vi abbia fissato dimora?

Una mosca in grado di spostarsi dentro il tubo quadrato lo percepirebbe con tre dimensioni, diversamente alla cimice che poteva spostarsi solo sulla sua superficie. Quando la mosca, che si sposta all’interno del tubo, incontra le pareti può andare avanti e indietro, sopra e sotto, ma incontra comunque un confine, mentre le cimice, che si spostava sulla sua superficie, non raggiunge mai alcun confine e gira in tondo.

Se il tubo fosse per davvero un universo reale contornato da brane, allora le brane bidimensionali, raggiunte da una particella, o da qualsiasi altra cosa in grado di trasportare energia, determinerebbero l’evoluzione dei fenomeni successivi all’impatto.

Quando qualcosa raggiunge una brana di confine, rimbalza immediatamente come la luce riflessa da uno specchio. Questo è solo un esempio che semplifica ciò che i fisici chiamano condizione al contorno riflettente. Ciò che è riflesso da una brana non perde energia: l’energia non è assorbita dalla brana, ne si disperde. Le brane di contorno costituiscono ‘la fine del mondo’.

In un universo pluridimensionale, le brane svolgono il ruolo delle pareti del tubo quadrato nell’esempio precedente. Come le pareti, le brane sono sottodimensionate rispetto allo spazio che delimitano: un contorno ha sempre una dimensione in meno dell’oggetto contornato.

Le brane possono trovarsi anche internamente allo spazio; la differenza rispetto a quelle di confine è che le brane interne al volume pluridimensionale presentano da una parte e dall’altra un bulk.