Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt die Natur auf ihrer elementarsten Ebene, den Grundbausteinen der Materie. Trotz seines Erfolgs bleibt es die Erklärung einiger Phänomene wie die Existenz dunkler Materie oder den Überschuss von Materie gegenüber Antimaterie schuldig. Darüber hinaus stellen einige unerklärte Rätsel, wie zum Beispiel die Diskrepanz zwischen den experimentellen Messungen und der theoretischen Vorhersage des anomalen magnetischen Moments von Myonen, die Gültigkeit des Standardmodells infrage und geben möglicherweise erste Anhaltspunkte für „neue Physik“ jenseits des Standardmodells.
Das Exzellenzcluster PRISMA+ leistet einzigartige Beiträge zur Untersuchung dieser offenen Fragen im Zusammenhang mit der Validität des Standardmodells. PRISMA+-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler suchen mithilfe einer Kombination aus innovativen Präzisionsexperimenten, die auf dem JGU-Campus durchgeführt werden, und Groß-Experimenten an internationalen Standorten nach neuen Teilchen und Kräften.
Eine der Hauptzielsetzungen dieses Clusters ist der Bau und Betrieb des „Mainz Energy-Recovering Superconducting Accelerator“ (supraleitender Beschleuniger mit Energierückgewinnung – MESA). Mit MESA ist eine neue Generation niederenergetischer Präzisionsexperimente möglich, wie die Suche nach Botenteilchen für den dunklen Sektor, Messungen der elektromagnetischen Formfaktoren von Protonen bei niedrigen Impulsüberträgen, Präzisionsbestimmungen des elektroschwachen Mischungswinkels und Messungen der Neutronenhaut schwerer Kerne.
PRISMA+ umfasst fünf miteinander zusammenhängende Forschungsfelder:
A: Erforschung der Intensitätsfront bei MESA
B: Präzisionsphysik an der Niederenergiegrenze
C: Erforschung des schwach wechselwirkenden Universums
D: Physik an Hochenergie-Beschleunigern
E: Theorie und Phänomenologie fundamentaler Wechselwirkungen
Bei PRISMA+ werden die Forschungsarbeiten in der theoretischen Physik darüber hinaus vom Mainzer Institut für Theoretische Physik (MITP) unterstützt. Das MITP ist eine von der wissenschaftlichen Community getragene Plattform für internationale Gastwissenschaftler. 2013 gegründet, entwickelte es sich schnell zu einem international anerkannten und renommierten Zentrum für wissenschaftlichen Austausch und Zusammenarbeit.