نظریه ریسمان در اوایل دهه 1970 به عنوان درک نهایی نظریه ماتریس s بنا نهاده شد. ریسمان های باز و بسته و شامه ها اشیای فیزیکی این نظریه هستند. برای ریسمان های باز شرط مرزی دیریکله و نویمن و برای ریسمان های بسته شرط تناوبی بودن را داریم. ریسمان های باز روی اشیای فیزیکی به نام d-شامه تمام می شوند. ریسمان های بسته برانگیختگی های فضای خالی و ریسمان باز برانگیختگی های d-شامه ها را توصیف می کند. رد ریسمان در فضا-زمان جهان-صفحه نامیده می شود. کنش ریسمان نسبیتی با مساحت جهان-صفحه متناسب است و کنش نامبو-گوتو نامیده می شود. این کنش ناوردای بازپارامتری سازی است؛ بنابراین با انتخاب پارامتری سازی ویژه ای معادله حرکت ریسمان نسبیتی به معادله موج تبدیل می شود. این انتخاب باعث اضافه شدن قیدی به کنش می شود. با استفاده از دستگاه مخروط-نوری می توانیم جواب معادله حرکت که شرایط مرزی و قید را برآورده می کند به دست آوریم. در پیمانه مخروط-نوری بسط مختصات ریسمان با استفاده از مدهای ? که مولفه های فوریه مختصات نوسانگر هستند به دست می آید. این مدها عملگرهای خلق و فنای نظریه ریسمان هستند. تعمیم نظریه ریسمان باز به ریسمان بسته نیز سرراست است. دو مجموعه از عملگرها وجود دارد؛ پس در هر تراز جرمی، طیف ریسمان بسته حاصلضرب دو کپی از طیف ریسمان باز است. با ترکیب ناوردایی بازپارامتری سازی و ناوردایی وایل می توانیم متریک جهان-صفحه ،h، را در هر شکل تعیین شده ای قرار دهیم. در واقع می خواهیم تمام درجات آزادی با علامت مثبت را صفر کنیم. با این کار یک میدان تانسوری متقارن، بدون رد و عرضی درجات آزادی یک میدان گرانشی کلاسیکی d بعدی را دارد؛ مولفه های این میدان تانسوری معادله حرکت یک اسکالر بدون جرم را توصیف می کند. برای این کار ناوردایی بازپارامتری سازی به تنهایی کافی نیست. با این حال یک تقارن موضعی دیگر وجود دارد که فقط در حالت ویژه ریسمان وجود دارد و مقیاس بندی وایل نامیده می شود. اولین حالت برانگیخته ریسمان بسته با عمل دو نوسانگر روی حالت پایه به دست می آید. قسمت متقارن و بدون رد این حالت یک ذره اسپین دو بدون جرم که همان گراویتون است را توصیف می کند.

در مدل های شامه ای، دنیای ما برروی یک 3-شامه قرار دارد، که این شامه در یک فضای بزرگ و نامحدود به نام توده قرار دارد. اگر ابعاد اضافی نامحدود باشد و ذرات انرژی کافی داشته باشند، این ذرات می توانند شامه را ترک کنند و به ابعاد اضافی تونل زنی کنند. در غیاب گرانش، وقتی میدان شامل یک حالت مقید جرم غیرصفر است، و تابع موج این میدان نزدیک شامه متمرکز شود، این حالت مقید با یک ذره چهاربعدی متناظر است. در حضور گرانش، این حالت مقید در یک پیوستار از مدهای کالوزا-کلاین قرار می گیرد که توصیف-کننده ذراتی است که قابلیت گذار به ابعاد بالاتر را دارند. این حالت مقید، شبه جایگزیده است، و انرژی آن یک قسمت موهومی دارد که احتمال تونل زنی به ابعاد بالاتر را مشخص می کند. پهنای واپاشی به ابعاد بالاتر، به سازوکار جایگزیدگی ذرات روی شامه بستگی دارد. با درنظر گرفتن جفت شدگی یوکاوا بین میدان اسکالر و میدان فرمیونی، فرمیون ها می توانند روی شامه جایگزیده شوند. تمام میدان های مدل استاندارد، تنها از طریق برهم کنش های گرانشی می توانند روی شامه جایگزیده شوند. ذراتی که به ابعاد بالاتر گذار می کنند، یک موج کروی گرانشی روی شامه القا می کنند که این موج با سرعت نور منتشر می شود، و از معادلات انیشتین چهاربعدی پیروی نمی کند. فضا-زمان چهاربعدی به جا مانده از این موج کروی، تخت است. ممکن است ذراتی که به ابعاد بالاتر تونل زنی می کنند، باردار باشند،در این صورت میدان الکترومغناطیسی القاشده ناشی از گذار این ذرات باردار، از معادلات ماکسول چهاربعدی پیروی نمی کند.

با توجه به این که ابرریسمان های کیهانی از اهمیت ویژه ای در شناخت مدل های نوین کیهان شناسی برخوردار هستند، در راستای شناخت بهتر آن ها، به بررسی جنبه های فیزیکی مهم آن ها مانند کنش، معادلات حرکت و به طور کلی دینامیک آن ها می پردازیم. همین طور با مدل های ارائه شده در مورد نحوه ی شکل گیری ریسمان های کیهانی، منطبق بر دیدگاه های کلاسیک و مدرن، آشنا می شویم و برخی از شواهد تجربی مبنی بر وجود آنها را خواهیم دید. در مرحله ی بعد، شبکه های ریسمان های کیهانی معرفی خواهند شد و سیر تحولی آنها با تأکید بر سناریو های جهان شامه ای و تورم، دنبال می شود و پایایی ریسمان های کیهانی مورد ارزیابی قرار می گیرد. مجددا به بررسی مدل های شناخته شده ی تورم شامه ای با تفصیل بیشتر می پردازیم. همین طور چگونگی جای دادن تورم شامه ای با یک فشرده سازی متناسب در هندسه های خاص مورد نیاز بررسی می شود. در ادامه به بررسی قید های نظری در مدل های تورمی و مجرا های تابشی ابرریسمان های کیهانی که در انتهای تورم شامه ای شکل گرفته اند، می پردازیم. به این صورت که در مرحله ی اول پیامد اعمال قیدهای ابرگرانشی بر روی مدل های تورم شامه ای و چگونگی سازگاری چنین مدل هایی با این قیدها را بررسی می کنیم و در مرحله بعد به ارزیابی تابش های مجاز ابرریسمان های کیهانی در فضای زمینه ی پیچیده و بررسی قیدهای موجود بر روی این تابش ها می پردازیم.

اینشتین در ابتدا جمله ی ثابت کیهانی را در سال 1917 در معادلات خود وارد کرد تا با اثر گرانشی مقابله کند وعالمی ایستا را به وجود آورد.اما کشف ادوین هابل درباره انبساط عالم ، اینشتین را متقاعد ساخت که حضور این جمله غیر ضروری است, اما بعدا دانشمندان با کشف شتابداربودن انبساط جهان آن را به عنوان فرضیه ای جهت توضیح شتاب انبساطی پذیرفتند و دریافتند که در مکانیک کوانتومی می توان این ثابت را به آسانی با اثرات ذراتی که به طور خود به خود، در کل فضای تهی ظاهر ونا پدید می شوند یکی پنداشت.آنها ذرات مجازی خوانده می شوند وانرژی وابسته به فعالیت خلق وفنای آنها ما را به درک منبع انرژی رانشی خلأ رهنمون می سازد اما متاسفانه بین مقادیر کوانتومی ومقادیر لازم جهت شتاب کنونی جهان به تفاوتی از مرتبه 120 می رسیم که به نظر می رسد با مشکل بزرگی مواجه هستیم که به مسئله ثابت کیهانی معروف است.البته، ما به طور ضمنی فرض کرده ایم که معادلات اینشتین در مقیاس های طولی بزرگ معتبر است، این فرض ممکن است درست باشد،یا نباشد. بنابراین می توان روش جایگزینی را معرفی کرد که با اصلاح نظریه ی گرانش در فواصل بزرگ,انرژی کوانتومی خلأ منجر به افزایش انحنا فضازمان نمی شود.ما نشان می دهیم که مسئله ثابت کیهانی را می توان در یک مدل پوسته ای با حجم نامحدود ابعاد اضافی حل کرد، که درآن نظریه میدان استاندارد روی پوسته محدود شده است درحالیکه گرانش در توده هم انتشار می یابد وگرانش چهاربعدی روی پوسته را با اضافه کردن یک جمله القایی به کنش روی پوسته، به طور سازگار با معادلات اینشتین بدست می آوریم.

برای تحقق رویای علم فیزیک یعنی اتحاد بخشیدن به نیروهای طبیعت، فیزیکدانان راه حل را در بررسی نظریاتی یافتند که شامل ابعاد اضافی هستند. نظریه ریسمان به عنوان یک نظریه جامع تعداد ابعاد اضافی را 10 بعد معرفی می¬کند. به طور واضح آشکارسازی ابعاد اضافی دلیل روشنی بر درست بودن نظریه ریسمان و دیگر نظریات مرتبط می¬باشد. راه آشکارسازی این ابعاد رسیدن به انرژی¬های بالا است، چراکه دنیای چهار بعدی ما پوسته¬ای درون فضایی با بیش از چهار بعد به نام توده فرض می¬شود، که در یک سطح انرژی بالاتری قرار دارد. بنابراین رسیدن به انرژی بالا در انجام آزمایشات یک امر مهم و ضروری به نظر می¬رسد. در مرکز تحقیقاتی cern که بزرگترین مرکز شتاب دهنده¬ی ذرات به شمار می¬رود دانشمندان در پی¬رسیدن به سطح انرژی هستند، که وجود ابعاد اضافی را در برخوردهای هادرونی به اثبات برساند. ما در اینجا ابتدا با معرفی ابعاد اضافی و همچنین مدل¬ها و نظریات مختلف ضرورت کشف ابعاد اضافی را نشان می¬دهیم. و سپس تا حدودی فعالیت¬های قابل بررسی در lhc (بزرگترین برخورد دهنده¬ی هادرونی)را بررسی می¬کنیم.