- Forschungsprojekt
Hadronen und Kerne als Entdeckungsinstrumente – SFB 1660
- Naturwissenschaften
- Ingenieurwissenschaften
Der Sonderforschungsbereich 1660 etabliert Mainz als internationales Zentrum für präzise Tests fundamentaler Physik. Im Fokus steht die Nutzung von Hadronen und Kernen als hochempfindliche Sonden für neue physikalische Phänomene. Durch die enge Verzahnung von Atom-, Kern- und Hadronenphysik entsteht ein interdisziplinäres Forschungsprogramm mit außergewöhnlichem Entdeckungspotenzial.
Ein Alleinstellungsmerkmal des SFB ist der neue Mainzer MESA-Beschleuniger, der weltweit einzigartige Experimente im Niedrigenergiebereich ermöglicht. MESA bildet das Rückgrat zahlreicher Schlüsselprojekte des SFB und eröffnet völlig neue Möglichkeiten für Präzisionsmessungen jenseits bisheriger Grenzen. Ergänzt wird dies durch Experimente an MAMI sowie an internationalen Großforschungsanlagen wie PSI und BESIII.
Das Forschungsprogramm basiert auf drei eng vernetzten Säulen. In der ersten Säule stehen hochpräzise Niedrigenergie-Experimente an MESA im Zentrum, die neue Teilchen und Wechselwirkungen jenseits des Standardmodells suchen. Dazu gehören weltführende Messungen des schwachen Mischungswinkels, systematische Suchen nach dunkler Materie und Teilchen eines dunklen Sektors sowie Untersuchungen der Abweichungen beim anomalen magnetischen Moment des Myons. Diese Messungen sind komplementär zu Hochenergieexperimenten am LHC und eröffnen Sensitivitäten für neue Physik bis in den Bereich von mehreren zehn TeV. Die zweite Säule widmet sich der hochpräzisen Beschreibung hadronischer Prozesse, die essenziell für die Interpretation zukünftiger Neutrinoexperimente und der Spektroskopie myonischer Atome sind. Theoretische Entwicklungen in effektiven Feldtheorien, dispersiven Methoden und Gitter-QCD werden in Mainz eng mit den experimentellen Programmen an MESA und MAMI verzahnt. Ziel ist eine drastische Reduktion theoretischer Unsicherheiten, die derzeit die Präzision dieser Messungen begrenzen. In der dritten Säule werden neue hochpräzise kernphysikalische Experimente an MESA durchgeführt, die zentrale Fragen der nuklearen Zustandsgleichung, der Nukleosynthese und der Multi-Messenger-Astronomie adressieren. Dazu zählen Messungen der Neutronenhaut schwerer Kerne, Untersuchungen astrophysikalisch relevanter Reaktionsraten sowie Präzisionstests in Few-Body-Systemen.
Der SFB 1660 ist geprägt durch die außergewöhnlich enge Zusammenarbeit von Theorie und Experiment am Standort Mainz. Die einzigartige Forschungsinfrastruktur rund um MESA schafft ein weltweit sichtbares Profil und macht Mainz zu einem führenden Standort für Präzisionsphysik.
Neben der Johannes Gutenberg-Universität Mainz sind unter anderem das Helmholtz-Institut Mainz (HIM) auch die Goethe-Universität Frankfurt und die Universität Münster am SFB 1660 beteiligt.
