{"id":16008,"date":"2024-11-29T16:02:31","date_gmt":"2024-11-29T15:02:31","guid":{"rendered":"https:\/\/cms.zdv.uni-mainz.de\/fb08-physics\/home\/physikalische-forschung\/forschungsfelder\/"},"modified":"2026-04-10T14:47:41","modified_gmt":"2026-04-10T12:47:41","slug":"forschungsfelder","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/home\/physikalische-forschung\/forschungsfelder\/","title":{"rendered":"Forschungsfelder"},"content":{"rendered":"\n
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Johannes Gutenberg-Universit\u00e4t Mainz<\/a> > Fachbereich 08<\/a> > Physik<\/a> > Physikforschung<\/a> > Forschungsfelder<\/p>\n\n\n\n

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Von Atomphysik bis Weiche Materie: Die Physikforschung an der JGU Mainz setzt sich aus \u00fcber 50 experimentellen und theoretischen Arbeitsgruppen zusammen<\/p>\n\n\n\n

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Teilchenbeschleuniger erlauben Experimente in der Grundlagenforschung und praktische Anwendungen unter Bedingungen, die sonst nicht realisierbar w\u00e4ren. Am Helmholtz-Institut Mainz (HIM) auf unserem Campus bietet beispielsweise ein kompakter Beschleuniger neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr eine verbesserte Strahlentherapie. Fortschritte in der Supraleitungstechnologie erm\u00f6glichen auch wegweisende Experimente in der Grundlagenphysik, die zuvor aufgrund technischer oder wirtschaftlicher Einschr\u00e4nkungen nicht m\u00f6glich waren. Zu diesem Zweck wird der neue energie-r\u00fcckgewinnende Elektronenbeschleuniger MESA, der derzeit am Institut f\u00fcr Kernphysik gebaut wird, in naher Zukunft seinen Betrieb aufnehmen. Dar\u00fcber hinaus wird der von einer Mainzer Beschleunigergruppe entwickelte Schwerionenbeschleuniger HELIAC auf dem nahegelegenen Campus der GSI installiert. Dies bietet das spannende Potenzial, Kerne bisher unbekannter chemischer Elemente herzustellen. <\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n\n \n\n

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An der Schnittstelle von Teilchenphysik, Physik der Sterne und Kosmologie zielt das Gebiet der Astroteilchenphysik darauf ab, gleichzeitig unser Verst\u00e4ndnis des Universums als Ganzes und der Elementarteilchen, aus denen es besteht, zu verbessern und unser Wissen \u00fcber die Dunkle Materie zu erweitern. Um die oft schwachen Signale zu verstehen, sind wir an einigen der gewagtesten Experimente an zahlreichen Orten rund um den Globus beteiligt. Wir untersuchen die extremsten Bedingungen, die im Universum auftreten, durch theoretische Forschung und als Mitglieder internationaler experimenteller Kollaborationen. Das Detektorlabor und das neue Zentrum f\u00fcr Grundlagenphysik erm\u00f6glichen es uns, neue Technologien zu entwickeln, um die Grenzen des Wissens zu erweitern.
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Das Institut f\u00fcr Physik der Atmosph\u00e4re untersucht, wie Wetter und Klima entstehen und sich ver\u00e4ndern. In sechs Arbeitsgruppen \u2013 Theoretische Meteorologie, Theoretische Wolkenphysik, Erdsystem- und Klimamodellierung, Modellierung von Wolken-Aerosol-Dynamik-Wechselwirkungen, Flugzeugmessungen und UTLS-Transportprozesse sowie Atmosph\u00e4rische Spurenstoffe \u2013 analysieren wir die Prozesse, die das Wettergeschehen und den Klima- und Umweltwandel pr\u00e4gen. Durch die Kombination von numerischen Modellen, experimentellen Methoden und Messungen in der Atmosph\u00e4re leisten wir einen wichtigen Beitrag zum besseren Verst\u00e4ndnis der Atmosph\u00e4renforschung und des Erdsystems als Ganzes.<\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n\n \n\n

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In der Atom- und Quantenphysik an der JGU Mainz erforschen wir grundlegende Ph\u00e4nomene der Quantenwelt an einzelnen Atomen, Ionen und Photonen. Mithilfe modernster Techniken wie Pr\u00e4zisionsmessungen, hochaufl\u00f6sender Laserspektroskopie und Quantenoptik testen wir fundamentale Symmetrien, bestimmen Naturkonstanten mit h\u00f6chster Genauigkeit und entwickeln neuartige Konzepte f\u00fcr Quanteninformation und Quantensensorik. Unsere Arbeiten verbinden experimentelle Spitzenforschung mit theoretischen Modellen, um das Verst\u00e4ndnis der physikalischen Grundlagen zu vertiefen und neue technologische Anwendungen zu erschlie\u00dfen. <\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n\n \n\n

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Eine starke Kraft bindet Quarks an Hadronen und Kerne. Wir untersuchen, welche gebundenen Zust\u00e4nde existieren und welche Eigenschaften sie haben. Zu diesem Zweck nutzen wir die Elektronenbeschleuniger MAMI und MESA auf unserem Campus sowie Experimente am IHEP Peking, am KEK in Japan und am CERN und PSI in der Schweiz. Diese Experimente werden durch intensive theoretische Bem\u00fchungen erg\u00e4nzt, bei denen sowohl Gitterberechnungen als auch analytische Methoden zum Einsatz kommen. <\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n\n \n\n

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Die Forschung in der Hochenergie-Teilchenphysik zielt auf ein tieferes Verst\u00e4ndnis der Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen als fundamentale Bausteine der Natur, und m\u00f6chte die Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik entdecken. Durch theoretische Forschung und als Mitglieder gro\u00dfer experimenteller Kollaborationen, die einige der kompliziertesten und umfangreichsten Forschungsger\u00e4te der Welt betreiben, entwickeln wir effektive Feldtheorien und f\u00fchren Pr\u00e4zisionstests des Standardmodells durch, erforschen die Physik des Higgs-Sektors, suchen nach neuer Physik und dunklen Sektoren und untersuchen die Geheimnisse der Quark- und Lepton-Flavours. <\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n\n \n\n

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Die mathematische Physik verwendet mathematische Methoden, um physikalische Probleme zu l\u00f6sen, die darauf abzielen, das Verhalten von physikalischen Systemen streng zu definieren und systematisch zu untersuchen. Da die moderne Mathematik die Forschung in der Physik inspiriert und umgekehrt, ist die mathematische Physik ein interdisziplin\u00e4res Forschungsgebiet, das die theoretische Physik und die reine Mathematik verbindet. <\/p>\n\n\n\n

In Mainz konzentriert sich die Forschung im Bereich Mathematische Physik vor allem auf Fragen der theoretischen Hochenergiephysik, wobei der Schwerpunkt auf perturbativen und nicht-perturbativen Behandlungen von Quantenfeldtheorien sowie auf der Stringtheorie liegt, die einen Rahmen f\u00fcr die Quantengravitation bietet.<\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n\n \n\n

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Das Zusammenspiel vieler quantenmechanischer Freiheitsgrade in Festk\u00f6rpersystemen f\u00fchrt zu v\u00f6llig neuen Materiezust\u00e4nden. Diese neu entstehenden Phasen, die in Stoffen erzeugt werden, k\u00f6nnen nicht-triviale Topologien mit bemerkenswerten elektronischen, optischen und magnetischen Eigenschaften aufweisen. Die Forschung im Bereich Quantenmaterie und Spintronik schl\u00e4gt eine Br\u00fccke zwischen Grundlagenwissenschaft und Spitzentechnologie und ebnet den Weg f\u00fcr energieeffiziente Speicher, fortschrittliche Sensorik und revolution\u00e4re Ans\u00e4tze der k\u00fcnstlichen Intelligenz. <\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n\n \n\n

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Wo immer es Leben gibt, gibt es auch weiche Materie. Diese Materialien – basierend auf Kolloiden, (Bio-)Polymeren, Tensiden, Sch\u00e4umen, Gelen und \u00e4hnlichen Systemen – existieren zwischen den herk\u00f6mmlichen Phasen der Materie und sind weder echte Fl\u00fcssigkeiten noch echte Feststoffe. Sie werden durch ein Zusammenspiel zahlreicher schwacher molekularer Wechselwirkungen, mesoskopischer Organisation und emergentem Verhalten gesteuert, lassen sich leicht durch thermische Fluktuationen verformen und reagieren stark und effizient auf \u00e4u\u00dfere Reize. Die Physik der weichen Materie ist das Herzst\u00fcck der Mechanik des Lebens und der Entwicklung von Funktionssystemen der n\u00e4chsten Generation. <\/p>\n\n\n\n \n<\/jgu-base-buttonitem>\n\n<\/jgu-base-button><\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/jgu-base-tabsitem>\n\n<\/jgu-base-tabs><\/div><\/div>\n<\/jgu-base-section>

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Johannes Gutenberg-Universit\u00e4t Mainz<\/a> > Fachbereich 08<\/a> > Physik<\/a> > Physikforschung<\/a> > Forschungsfelder<\/p>\n\n\n\n

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Von Atomphysik bis Weiche Materie: Die Physikforschung an der JGU Mainz setzt sich aus \u00fcber 50 experimentellen und theoretischen Arbeitsgruppen zusammen<\/p>\n\n\n\n

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Teilchenbeschleuniger erlauben Experimente in der Grundlagenforschung und praktische Anwendungen unter Bedingungen, die sonst nicht realisierbar w\u00e4ren. Am Helmholtz-Institut Mainz (HIM) auf unserem Campus bietet beispielsweise ein kompakter Beschleuniger neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr eine verbesserte Strahlentherapie. Fortschritte in der Supraleitungstechnologie erm\u00f6glichen auch wegweisende Experimente in der Grundlagenphysik, die zuvor aufgrund technischer oder wirtschaftlicher Einschr\u00e4nkungen nicht m\u00f6glich waren. Zu diesem Zweck wird der neue energie-r\u00fcckgewinnende Elektronenbeschleuniger MESA, der derzeit am Institut f\u00fcr Kernphysik gebaut wird, in naher Zukunft seinen Betrieb aufnehmen. Dar\u00fcber hinaus wird der von einer Mainzer Beschleunigergruppe entwickelte Schwerionenbeschleuniger HELIAC auf dem nahegelegenen Campus der GSI installiert. Dies bietet das spannende Potenzial, Kerne bisher unbekannter chemischer Elemente herzustellen. <\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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An der Schnittstelle von Teilchenphysik, Physik der Sterne und Kosmologie zielt das Gebiet der Astroteilchenphysik darauf ab, gleichzeitig unser Verst\u00e4ndnis des Universums als Ganzes und der Elementarteilchen, aus denen es besteht, zu verbessern und unser Wissen \u00fcber die Dunkle Materie zu erweitern. Um die oft schwachen Signale zu verstehen, sind wir an einigen der gewagtesten Experimente an zahlreichen Orten rund um den Globus beteiligt. Wir untersuchen die extremsten Bedingungen, die im Universum auftreten, durch theoretische Forschung und als Mitglieder internationaler experimenteller Kollaborationen. Das Detektorlabor und das neue Zentrum f\u00fcr Grundlagenphysik erm\u00f6glichen es uns, neue Technologien zu entwickeln, um die Grenzen des Wissens zu erweitern.
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Das Institut f\u00fcr Physik der Atmosph\u00e4re untersucht, wie Wetter und Klima entstehen und sich ver\u00e4ndern. In sechs Arbeitsgruppen \u2013 Theoretische Meteorologie, Theoretische Wolkenphysik, Erdsystem- und Klimamodellierung, Modellierung von Wolken-Aerosol-Dynamik-Wechselwirkungen, Flugzeugmessungen und UTLS-Transportprozesse sowie Atmosph\u00e4rische Spurenstoffe \u2013 analysieren wir die Prozesse, die das Wettergeschehen und den Klima- und Umweltwandel pr\u00e4gen. Durch die Kombination von numerischen Modellen, experimentellen Methoden und Messungen in der Atmosph\u00e4re leisten wir einen wichtigen Beitrag zum besseren Verst\u00e4ndnis der Atmosph\u00e4renforschung und des Erdsystems als Ganzes.<\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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In der Atom- und Quantenphysik an der JGU Mainz erforschen wir grundlegende Ph\u00e4nomene der Quantenwelt an einzelnen Atomen, Ionen und Photonen. Mithilfe modernster Techniken wie Pr\u00e4zisionsmessungen, hochaufl\u00f6sender Laserspektroskopie und Quantenoptik testen wir fundamentale Symmetrien, bestimmen Naturkonstanten mit h\u00f6chster Genauigkeit und entwickeln neuartige Konzepte f\u00fcr Quanteninformation und Quantensensorik. Unsere Arbeiten verbinden experimentelle Spitzenforschung mit theoretischen Modellen, um das Verst\u00e4ndnis der physikalischen Grundlagen zu vertiefen und neue technologische Anwendungen zu erschlie\u00dfen. <\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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Eine starke Kraft bindet Quarks an Hadronen und Kerne. Wir untersuchen, welche gebundenen Zust\u00e4nde existieren und welche Eigenschaften sie haben. Zu diesem Zweck nutzen wir die Elektronenbeschleuniger MAMI und MESA auf unserem Campus sowie Experimente am IHEP Peking, am KEK in Japan und am CERN und PSI in der Schweiz. Diese Experimente werden durch intensive theoretische Bem\u00fchungen erg\u00e4nzt, bei denen sowohl Gitterberechnungen als auch analytische Methoden zum Einsatz kommen. <\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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Die Forschung in der Hochenergie-Teilchenphysik zielt auf ein tieferes Verst\u00e4ndnis der Elementarteilchen und ihrer Wechselwirkungen als fundamentale Bausteine der Natur, und m\u00f6chte die Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik entdecken. Durch theoretische Forschung und als Mitglieder gro\u00dfer experimenteller Kollaborationen, die einige der kompliziertesten und umfangreichsten Forschungsger\u00e4te der Welt betreiben, entwickeln wir effektive Feldtheorien und f\u00fchren Pr\u00e4zisionstests des Standardmodells durch, erforschen die Physik des Higgs-Sektors, suchen nach neuer Physik und dunklen Sektoren und untersuchen die Geheimnisse der Quark- und Lepton-Flavours. <\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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Die mathematische Physik verwendet mathematische Methoden, um physikalische Probleme zu l\u00f6sen, die darauf abzielen, das Verhalten von physikalischen Systemen streng zu definieren und systematisch zu untersuchen. Da die moderne Mathematik die Forschung in der Physik inspiriert und umgekehrt, ist die mathematische Physik ein interdisziplin\u00e4res Forschungsgebiet, das die theoretische Physik und die reine Mathematik verbindet. <\/p>\n\n\n\n

In Mainz konzentriert sich die Forschung im Bereich Mathematische Physik vor allem auf Fragen der theoretischen Hochenergiephysik, wobei der Schwerpunkt auf perturbativen und nicht-perturbativen Behandlungen von Quantenfeldtheorien sowie auf der Stringtheorie liegt, die einen Rahmen f\u00fcr die Quantengravitation bietet.<\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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Das Zusammenspiel vieler quantenmechanischer Freiheitsgrade in Festk\u00f6rpersystemen f\u00fchrt zu v\u00f6llig neuen Materiezust\u00e4nden. Diese neu entstehenden Phasen, die in Stoffen erzeugt werden, k\u00f6nnen nicht-triviale Topologien mit bemerkenswerten elektronischen, optischen und magnetischen Eigenschaften aufweisen. Die Forschung im Bereich Quantenmaterie und Spintronik schl\u00e4gt eine Br\u00fccke zwischen Grundlagenwissenschaft und Spitzentechnologie und ebnet den Weg f\u00fcr energieeffiziente Speicher, fortschrittliche Sensorik und revolution\u00e4re Ans\u00e4tze der k\u00fcnstlichen Intelligenz. <\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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Wo immer es Leben gibt, gibt es auch weiche Materie. Diese Materialien - basierend auf Kolloiden, (Bio-)Polymeren, Tensiden, Sch\u00e4umen, Gelen und \u00e4hnlichen Systemen - existieren zwischen den herk\u00f6mmlichen Phasen der Materie und sind weder echte Fl\u00fcssigkeiten noch echte Feststoffe. Sie werden durch ein Zusammenspiel zahlreicher schwacher molekularer Wechselwirkungen, mesoskopischer Organisation und emergentem Verhalten gesteuert, lassen sich leicht durch thermische Fluktuationen verformen und reagieren stark und effizient auf \u00e4u\u00dfere Reize. Die Physik der weichen Materie ist das Herzst\u00fcck der Mechanik des Lebens und der Entwicklung von Funktionssystemen der n\u00e4chsten Generation. <\/p>\n\n\n\n\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n<\/div><\/div>\n","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/16008","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/311"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=16008"}],"version-history":[{"count":15,"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/16008\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":20722,"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/16008\/revisions\/20722"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/15330"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=16008"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=16008"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uni-mainz.de\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=16008"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}