Wir über uns
Am Institut für Kernphysik verfolgen wir mit mehr als 150 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern das Ziel, die Eigenschaften von Hadronen – also Teilchen wie z.B. das Proton oder Neutron als Bestandteile des Atomkerns – und ihre Wechselwirkungen grundlegend zu verstehen. Dem Institut steht ein geschäftsführender Leiter oder eine geschäftsführende Leiterin aus der Gruppe der 14 Professorinnen und Professoren gemeinsam mit einer Stellvertretung vor, welche turnusmäßig alle drei Jahre neu gewählt werden.
Das wichtigste Werkzeug für unsere Forschung ist der Elektronenbeschleuniger MAMI, den wir seit den 1980er Jahren zuverlässig betreiben und weiterentwickeln. MAMI ist baulich weltweit einzigartig und liefert uns hochpräzise Elektronen bei moderaten Strahlenergien, mit denen wir die Struktur von Atomkernen, ihren Bestandteilen, sowie deren Wechselwirkungen untersuchen können. Diese Untersuchungen tragen dazu bei, den grundlegenden Aufbau der Materie, sowie die inneren Zusammenhänge des Universums zu entschlüsseln und gängige Modelle -wie das Standardmodell der Teilchenphysik- auf die Probe zu stellen.
Hierzu organisieren sich unsere wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der experimentellen Arbeitsgruppen aktuell in zwei Kollaborationen und betreiben die beiden Experimente A1 und A2, mit denen entweder Elektronen- oder Photonenstreuexperimente mit sehr hoher Präzision durchgeführt werden können. Die Interpretation der Messdaten kann schließlich durch die Zusammenarbeit mit den theoretischen Arbeitsgruppen erfolgen, welche sowohl durch analytische wie auch numerische Methoden hochpräzise Modelle von Hadronen und deren Wechselwirkungen entwickeln. Darüber hinaus betreiben wir in der X1-Kollaboration bei MAMI ein Experiment, mit dem neuartige brillante Strahlungsquellen sowie deren Anwendungspotential erforscht werden.
Wesentliche Voraussetzung für die Weiterentwicklung und den Betrieb der Experimente sowie des Beschleunigers ist eine vielfältige und flexible technische Infrastruktur. Deshalb betreiben wir am Institut für Kernphysik seit vielen Jahren eigene Werkstätten für Feinmechanik, Vakuumtechnik und Beschleunigertechnologien sowie ein Elektroniklabor. Zudem unterhalten wir eine spezifisch an die Anforderungen der Experimente und die Simulationen aus den Theoriearbeitsgruppen abgestimmte IT-Infrastruktur.
Durch unsere breiten, komplementären experimentellen und theoretischen Möglichkeiten, sowie die hohe Präzision unserer Ergebnisse können wir regemäßig im Wettbewerb um Fördermittel Erfolge erzielen – wie z.B. bei Sonderforschungsbereichen (SFBs), DFG Forschergruppen oder durch die EU geförderte Kooperationsprojekte. Unsere Forschungsthemen liefern zudem einen substantiellen Beitrag zum durch die Exzelleninitiative des Bundes und der Länder geförderten Exzellenzclusters PRISMA+. Im Rahmen von PRISMA+ bauen wir auf dem Gelände des Instituts für Kernphysik aktuell einen zusätzlichen Beschleuniger – MESA („Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator“). Dieser auf dem Konzept der Energierückgewinnung betriebene Beschleuniger wird gemeinsam mit den neuen Experimenten MAGIX und P2 die Grundlage für zukünftige Hochpräzisions-Experimente liefern. Aber auch außerhalb von Mainz beteiligen sich unsere verschiedenen Arbeitsgruppen u.a. im Rahmen von BMBF geförderten Verbundforschungsprojekten weltweit an weiteren Großexperimenten, z. B. durch die Entwicklung von Detektoren oder die Auswertung von Messdaten mit speziellen Algorithmen. Zudem haben wir eine enge Anbindung an das benachbarte Helmholtz-Institut Mainz (HIM) - eine institutionelle Kooperation der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt.
Neben unserer Forschung ist uns auch die Qualifizierung des wissenschaftlichen und technischen Nachwuchses ein wichtiges Anliegen. Das Institut für Kernphysik beteiligt sich daher an mehreren Graduiertenschulen und bietet im Rahmen des Lehrbetriebs an der JGU entsprechende vertiefende Vorlesungen, u.a. zur Hadronen-, Detektor- und Beschleunigerphysik. Außerdem können sich Studierende frühzeitig als Betriebsoperateure bei MAMI, als wissenschaftliche Hilfskräfte oder für die Abschlussarbeit an unserer Forschung beteiligen. In unseren Werkstätten bilden wir zudem junge Mitarbeiter:innen aus, z.B. als Feinwerkmechaniker oder als Elektroniker für Energie und Gebäudetechnik. Schulklassen und der Öffentlichkeit ermöglichen wir seit vielen Jahren im Rahmen von Führungen eine Besichtigung von MAMI und den Experimenten.