Wichtiger internationaler Player bei der Erforschung der fundamentalen Naturkräfte  

Wichtiger internationaler Player bei der Erforschung der fundamentalen Naturkräfte

In diesen Tagen jährt sich die Gründung des Helmholtz-Instituts Mainz (HIM) zum zehnten Mal. Mit seinen herausragenden Forschungsprojekten in der Physik und Chemie hat es sich zu einem Forschungsinstitut mit internationaler Ausstrahlung entwickelt. Im Zentrum der Arbeiten steht der Beschleunigerkomplex FAIR, der derzeit bei GSI in Darmstadt gebaut wird. Das Jubiläum begeht das Institut mit einem Festakt.

"Unsere Anstrengungen in den ersten zehn Jahren haben die dauerhafte Basis für herausragende wissenschaftliche Erfolge geschaffen. Es galt nicht nur, das erste Helmholtz-Institut in Deutschland als Kooperation des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz zu beantragen und zu etablieren, es wurde ebenfalls ein hochmodernes Forschungsgebäude geplant und errichtet", erklärt Kurt Aulenbacher, Direktor des Helmholtz-Instituts Mainz. "Besonders aufgrund der Attraktivität der geschaffenen Infrastruktur konnte eine Gruppe von herausragenden Forscherinnen und Forschern engagiert werden, die das anfangs definierte, extrem ambitionierte Forschungsprogramm zusammen mit ihren Teams inzwischen mit großem Erfolg leiten", so der HIM-Direktor.

Helmholtz-Institut Mainz als Erfolgsmodell

Paolo Giubellino, Wissenschaftlicher Geschäftsführer von GSI und FAIR, erklärt zum zehnjährigen Bestehen des Helmholtz-Instituts Mainz: "Das HIM ist eines von zwei Helmholtz-Instituten, an denen GSI beteiligt ist und die unsere User-Community stärken und zu einzigartigen Möglichkeiten führen. Die Gründung vor zehn Jahren war ein entscheidender Schritt, mit dem wir unsere bereits sehr gute Kooperation auf eine solide institutionelle Basis gestellt haben, die es ermöglicht, optimal die Kompetenzen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und GSI zu verbinden, um wissenschaftliche Ergebnisse auf Weltniveau zu liefern. Zugleich ist dies auch ein äußerst wichtiger Baustein für die exzellente Forschung, die wir am internationalen Beschleunigerzentrum FAIR betreiben können. Solche Verbindungen bringen Forschende aus aller Welt zusammen und ermöglichen äußerst fruchtbare Kollaborationen."

Das Helmholtz-Institut Mainz (HIM) war 2009 als erstes von mittlerweile neun Instituten der Helmholtz-Gemeinschaft auf Initiative des Bundes gegründet worden, um die langjährige Kooperation zwischen GSI in Darmstadt und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) auszubauen und die Profilbildung der Hochschule zu unterstützen. Das HIM wird, wie bei Initiativen dieser Art üblich, vom Bund zu 90 Prozent und vom Land Rheinland-Pfalz zu 10 Prozent finanziert, zudem stellt die JGU ihre technische Infrastruktur, wissenschaftliches und technisches Personal sowie Betriebsmittel. Das Gesamtbudget liegt bei rund 11 Millionen Euro jährlich.

"Helmholtz-Institute sind ein wertvolles Instrument, um langfristige strategische Partnerschaften zwischen einem Helmholtz-Zentrum, einer Universität und mitunter weiteren Partnern zu etablieren", sagt Otmar D. Wiestler, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. "Damit entsteht eine hervorragende Grundlage für eine enge Zusammenarbeit auf einem zukunftsweisenden Forschungsfeld, in dem sich beide Partner ideal ergänzen - und somit auch für Spitzenforscherinnen und Spitzenforscher aus aller Welt interessant werden. Das HIM wurde im Juni 2009 als erstes Helmholtz-Institut gegründet. Die Außenstelle des GSI-Helmholtzzentrums auf dem Campus der JGU hat sich in dieser Zeit zu einem wichtigen Player bei der Erforschung starker physikalischer Wechselwirkungen entwickelt."

Auch der rheinland-pfälzische Wissenschaftsminister Konrad Wolf befürwortet diese neuartige Zusammenarbeit zwischen Zentren und Hochschulen: "Das Helmholtz-Institut Mainz ist mit seinen wissenschaftlichen Leistungen in der Grundlagenphysik eine international sichtbare, anerkannte Einrichtung der rheinland-pfälzischen Forschungslandschaft und ein Musterbeispiel für die gelungene Kooperation zwischen den Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz."

Der Präsident der JGU, Georg Krausch, betont: "Die Errichtung des Helmholtz-Instituts auf dem Gutenberg-Campus stellt eine nachhaltige Stärkung unserer Spitzenforschung in der Kernphysik und der Kernchemie dar. Gerade als starker strategischer Partner im Exzellenzcluster 'Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter', kurz PRISMA+, der JGU trägt das Helmholtz-Institut zur weiteren Schärfung unseres Forschungsprofils bei - national wie international."

Das Helmholtz-Institut Mainz erforscht die starke Wechselwirkung, eine der vier fundamentalen Naturkräfte. Um das Thema aus verschiedenen Perspektiven zu beleuchten, ist das HIM in sechs Sektionen unterteilt. Einige dieser Sektionen widmen sich aktuellen und künftigen Experimenten schwerpunktmäßig bei GSI und FAIR, einem der größten Forschungsprojekte weltweit. Andere HIM-Sektionen konzentrieren sich auf die Entwicklung neuer Beschleunigertechnologien oder arbeiten daran, die derzeit gültigen Theorien mithilfe von Supercomputern zu testen und zu verfeinern.

Die starke Wechselwirkung sorgt für die Bindung zwischen den Quarks und für den Zusammenhalt von Neutronen und Protonen, also den Grundbausteinen der Atomkerne. Die Experten des HIM untersuchen kurzlebige, aus Quarks zusammengesetzte Mesonen, analysieren den Aufbau des Protons und studieren die Eigenschaften superschwerer Atomkerne. Sie suchen nach neuen, hypothetischen Teilchen jenseits des Standardmodells, erarbeiten neue theoretische Denkmodelle und entwickeln zukunftsweisende Beschleunigertechnologien.

Zählte das Institut im Jahr 2010 insgesamt 25 Mitarbeiter, ist es nun auf 135 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter angewachsen, die aus insgesamt 16 Nationen kommen. Mit diesem Personal und der aufgebauten hochwertigen Infrastruktur wurde die Basis geschaffen, auf der ­die erwarteten herausragenden Forschungsresultate auch tatsächlich erzielt werden: 

Exzellente Forschung

Viele Forschungsprojekte, oft in internationalen Verbünden, wurden in den vergangenen zehn Jahren erfolgreich abgeschlossen, Initiativen wurden unterstützt:

  • So wurde 2017 von der HIM-Sektion SHE (SuperHeavy Elements) ein Meilenstein bei der chemischen Untersuchung superschwerer Elemente erreicht. Die erste Verbindung zwischen einem superschweren Element und Kohlenstoff überhaupt konnte hergestellt werden. Der Effekt der Relativitätstheorie auf die Chemie kann nun genauer untersucht werden.
  • Innerhalb der Sektion ACID (ACcelerator and Integrated Detectors) konnte eine Beschleuniger-Forschungsgruppe unter Leitung von Winfried Barth mithilfe einer komplexen sogenannten Multi-Zellen-CH-Struktur die Effizienz bei der Beschleunigung von schweren Ionen deutlich steigern. Diese Strukturen werden beispielsweise benötigt, um superschwere Elemente zu erzeugen und deren Eigenschaften zu untersuchen. "Die Bedeutung dieser Entwicklung in einem Feld, in dem in der Regel für jedes zusätzliche Prozent an Effizienzsteigerung hart gearbeitet werden muss, ist schwer zu überschätzen", betont Sektionsleiter Dr. Winfried Barth.
  • HIM-Nachwuchswissenschaftlerin Dr. Miriam Fritsch konnte bei der Helmholtz-Gemeinschaft erfolgreich die Helmholtz-Nachwuchsgruppe PALUMA einwerben und forschte am HIM sechs Jahre zu "Präzisionsspektroskopie von Hadronen mit PANDA".
  • Durch die besondere Struktur des HIM konnten drei neue Professuren geschaffen werden, darunter wurde auch ein renommierter Atomphysiker aus dem Ausland als Sektionsleiter angeworben: Seit 2014 leitet Dmitry Budker, vorher an der University of California, Berkeley, die Forschungsgruppe MAM, die sich mit der hochpräzisen Messung fundamentaler Symmetrien der Natur beschäftigt, eine der vier Grundkräfte der Physik. Im Jahr 2016 erhielt er für ein neues Projekt zur Suche nach Dunkler Materie und Dunkler Energie eine Förderung des Europäischen Forschungsrats über 2,5 Millionen Euro.
  • 2012 beteiligte sich das HIM am erfolgreichen Antrag auf Einrichtung des Exzellenzclusters PRISMA an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, dessen Kooperationspartner das HIM nun ist und dessen erfolgreiche Wiederbewerbung 2018 das HIM maßgeblich unterstützte.

Moderne Infrastruktur

Für ihre Arbeiten steht den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Mainz eine moderne Infrastruktur zur Verfügung. So gibt es im 2017 eingeweihten Institutsneubau "Struktur, Symmetrie und Stabilität von Materie und Antimaterie" auf 8.000 Quadratmetern neben hochwertigen Laserund Chemielabors einen Reinraum, der beispielsweise für die Montage und Präparation von supraleitenden Beschleunigermodulen genutzt wird.

Seit 2016 haben die Landesregierung Rheinland-Pfalz, der Bund, die Johannes Gutenberg-Universität Mainz und das Helmholtz-Institut Mainz insgesamt 10,6 Millionen Euro in den neuen Hochleistungsrechner MogonII/HIMsterII investiert, der aufwendige Computersimulationen erlaubt.

Der Hochleistungsrechner befindet sich im neuen Maschinensaal des HIM-Forschungsbaus und wird gemeinsam durch das Zentrum für Datenverarbeitung der JGU und das HIM betrieben. Mit seinen zwei Petaflops Gesamtrechenleistung steht den Forscherinnen und Forschern des HIM und der JGU so der derzeit schnellste Hochleistungsrechner an einer deutschen Hochschule zur Verfügung.


This site uses cookies and analysis tools to improve the usability of the site. More information. |