EXC 2118: Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter (PRISMA+)
Coordinator
Professor Dr. Matthias Neubert ; Professor Dr. Hartmut Wittig
Grant period
2019 -
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)390831469
Note: Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt die fundamentalen Wechselwirkungen der Elementarteilchen und die Struktur der Hadronen und Atomkerne. Trotz seines größten Erfolgs lässt es Phänomene wie die Existenz Dunkler Materie und die Dominanz von Materie über Antimaterie im Universum unerklärt. Zudem fordern Inkonsistenzen in Niederenergie-Präzisionsexperimenten das Standardmodell heraus und liefern mögliche Hinweise auf neue Teilchen und fundamentale Kräfte. Ziel von PRISMA+ ist die Suche nach "neuer Physik" mit einer Kombination aus innovativen Präzisionsmessungen und führenden Beteiligungen an Großexperimenten. Am neuen Beschleuniger MESA (Mainz Energy-recovering Superconducting Accelerator) werden wir die weltweit genaueste Messung des schwachen Mischungswinkels durchführen und mit der Suche nach leichten Teilchen Neuland bei der Erforschung des dunklen Sektors betreten. Durch Kombination von Resultaten aus der Präzisionsspektroskopie myonischer und elektronischer Atome und Streuexperimenten bei MESA werden wir wesentlich zur Aufklärung der Diskrepanz in der Bestimmung des Protonradius beitragen. Eine verbesserte Messung der Lebensdauer des Neutrons am Mainzer TRIGA-Reaktor wird dazu beitragen, Widersprüche zwischen verschiedenen Messungen dieser wichtigen Größe aufzuklären. Die Anomalie in der Bestimmung des magnetischen Moments des Myons soll durch neue theoretische Rechnungen und präzise Messungen hadronischer Parameter erforscht werden. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Erforschung schwach wechselwirkender Teilchen wie Neutrinos und Dunkle Materie. Die Hierarchie der Neutrinomassen und ihre Größe sollen mit Hilfe der Experimente JUNO und Project8 bestimmt werden, zu denen PRISMA+ führende Beiträge liefert. Unsere Beteiligung an Experimenten in der beschleunigerbasierter Neutrinophysik dient der Suche nach CP-Verletzung im Leptonsektor. Die Suche nach Dunkler Materie wird mit Hilfe des XENONnT-Experiments sowie den Mainzer Präzisionsmagnetometern GNOME und CASPEr durchgeführt werden. Präzisionsmessungen elektroschwacher Parameter, wie der Masse des W-Bosons, der Kopplungen des Higgs-Bosons und des schwachen Mischungswinkels, liefern weitere Tests des Standardmodells. Das breitgefächerte experimentelle Programm wird durch theoretische Präzisionsrechnungen, die Entwicklung theoretischer Modelle sowie Suchstrategien für neue Physik unterstützt. Das Mainzer Institut für Theoretische Physik verstärkt diese Aktivitäten durch die Ausrichtung von Workshops und ein Gästeprogramm für international führende Forschende. MESA und das Detektorlabor bilden die Grundlage für ein breites Forschungs- und Ausbildungsprogramm in Beschleunigerphysik und Hardware-Entwicklung. Alle Maßnahmen im Bereich Graduiertenausbildung und Nachwuchsförderung werden unter dem Dach der Mainzer Physik-Akademie zusammengefasst. Maßnahmen zur Chancengleichheit werden durch das etablierte Irène Joliot-Curie-Programm umgesetzt.
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