Die Erforschung der Grundbausteine der Materie und deren fundamentaler Wechselwirkungen ist Teil weltweiter Forschungsbemühungen. Zahlreiche internationale Großexperimente, die entweder bereits mit der Datenerfassung begonnen haben oder im Laufe des nächsten Jahrzehnts den Betrieb aufnehmen werden, widmen sich dieser spannenden Herausforderung. An vielen von ihnen sind PRISMA+-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beteiligt. So wollen sie wichtige Beiträge zur Beantwortung einer Reihe fundamentaler offener Fragen in diesem Forschungsfeld leisten:
- Gibt es neue Teilchen oder neue Kräfte jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik?
- Was ist der Ursprung der Masse?
- Warum weist das Universum mehr Materie als Antimaterie auf?
- Woraus besteht die dunkle Materie?
Um Antworten auf diese Fragen zu finden, umfasst die Forschung bei PRISMA+ fünf grundlegende, zusammenhängende Forschungsfelder. Gemeinsames Ziel ist es, fundamentale Kräfte und Symmetrien zu untersuchen, ihre Verbindungen zur Existenz neuer Teilchen, die interne Struktur der gewöhnlichen (sichtbaren) Materie und die Natur der dunklen Materie sowie ihre Wechselwirkungen mit dem sichtbaren Sektor zu erforschen.
An der JGU zeichnet sich diese Erforschung der grundlegenden Bausteine und Wechselwirkungen der Natur durch eine große Bandbreite komplementärer Vorgehensweisen und Methoden aus, die zur Beantwortung dieser Fragen eingesetzt werden, wie zum Beispiel:
- Experimente an Teilchenbeschleunigern
- Neutrinoteleskope und Experimente zur Suche nach dunkler Materie
- Präzisionsspektroskopie und Magnetometrie sowie Experimente mit Atom- und Ionenfallen
- Reaktor-basierte Experimente mit kalten und ultrakalten Neutronen
- Theoretische Berechnungen und Modellbildung
Dabei profitiert PRISMA+ insbesondere von der in Mainz vorhandenen Kompetenz in den Bereichen numerische Methoden und Hochleistungsrechnen sowie von der großen Erfahrung in der Konzeption und beim Betrieb großer Experimentier- und Beschleunigeranlagen.