Astro-Lexikon B 7

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Bulk

Bulk (gesprochen 'balk') ist eigentlich eine englische Vokabel, die u.a. mit 'Größe' oder 'Hauptteil' übersetzt werden kann. In der modernen Physik ist Bulk ein Fachbegriff, der bei den Branenmodellen auftaucht. Bulk meint einen höherdimensionalen Raum. Neben den uns vertrauten drei Raumdimensionen (3D) Länge, Breite und Höhe gibt es in den Bulk-Branen-Systemen weitere Raumdimensionen, die Extradimensionen genannt werden. Wie viele es davon gibt, hängt vom jeweiligen Modell ab.

Ursprung von Bulk und Bran

Die Terminologie mit Branen und Bulk kommt aus den Stringtheorien (10D) bzw. der M-Theorie (11D). Diese Theorien kommen nicht ohne Extradimensionen aus. Die offensichtliche Tatsache, dass wir in unserer Alltagswelt keine Extradimensionen antreffen, wird mit der Kompaktifizierung erklärt. Demzufolge treten die Zusatzdimensionen erst bei sehr kleinen Abständen (Mikrometer und weniger) in Erscheinung.

Grundidee

Bulk bezeichnet also eine Art 'Überraum' in dem eine oder mehrere Branen als 'Unterräume' liegen (siehe zum Thema auch Subraum). Die grundsätzliche Idee ist, dass wir mit unserer 'niedrigdimensionalen' Welt auf einer Bran (genauer 3-Bran) 'leben'. Die Teilchen und Felder des Standardmodells der Teilchenphysik 'leben' auf dieser Bran. Die Gravitation hingegen kann mehr: sie 'lebt' auch im Bulk. Im Feldlinienbild wird die Gravitation im 'Überraum' 'ausgedünnt' und tritt deshalb auf der Bran schwächer in Erscheinung. Dieses Konzept löst sehr elegant das Hierarchieproblem!

Prominente Szenarien mit Bulk

Wie in der Allgemeinen Relativitätstheorie (4D) können Bulk und Bran mit einer Raumzeit beschrieben werden. Im Fall des Bulks hat die entsprechende Metrik jedoch mehr Dimensionen; die Erweiterungen des Linienelements erfolgen jedoch lediglich durch weitere Terme entsprechend den Zusatzdimensionen (z.B. Terme mit dx₁², dx₂², dx₃² für den vertrauten 3D-Raum und ein Term mit dy² für eine weitere Extradimension).
Das System aus Bulk und Branen kann nun sehr unterschiedliche Eigenschaften haben: die Bulkmetrik kann flach oder gekrümmt sein; die Anzahl der Extradimensionen kann variieren; es kann mehrere Branen geben (z.B. ein Zwei-Bran-System). So sind in den letzten Jahren eine Vielzahl von Branenmodellen vorgeschlagen worden. Zu den bekanntesten gehören das ADD-Szenario, die Randall-Sundrum-Modelle, das DGP-Szenario und das Zyklische Universum.

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© Andreas Müller, August 2007

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