Press Releases by the University or the Department

A new model for dark matter

Dark matter remains one of the greatest mysteries of modern physics. It is clear that it must exist, because without dark matter, for example, the motion of galaxies cannot be explained. But it has never been possible to detect dark matter directly in an experiment. Currently, there are many proposals for new experiments: They aim to detect dark matter directly via its scattering from the constituents of the atomic nuclei of a detection medium, i.e., protons and neutrons.

A team of authors including Gilly Elor, a postdoctoral researcher at the PRISMA+ Cluster of Excellence at Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), and Robert McGehee and Aaron Pierce of the University of Michigan in Ann Arbor in the USA has now proposed a new candidate for dark matter named HYPER, short for HighlY Interactive ParticlE Relics. The twist: In the HYPER model, some time after the formation of dark matter in the early universe, the strength of its interaction with normal matter increases abruptly – which on the one hand makes it potentially detectable today and at the same time can explain the abundance of dark matter. The researchers now present the HYPER Dark Matter model and the phase transition it contains for the first time in the current issue of the prestigious journal Physical Review Letters. ...

IceCube neutrinos yield first glimpse into the inner depths of an active galaxy

For the first time, an international team of scientists found evidence of high-energy neutrino emission from NGC 1068, also known as Messier 77, an active galaxy in the constellation of Cetus and one of the most familiar and well-studied galaxies to date. First spotted in 1780, this galaxy, located 47 million light-years away from us, can be observed with large binoculars. The results have now been published in Science.The detection was made at the IceCube Neutrino Observatory, a massive neutrino telescope encompassing one billion tons of instrumented ice at depths from 1.5 to 2.5 kilometers below Antarctica's surface near the South Pole. This unique telescope, which explores the farthest reaches of our universe using neutrinos, reported the first observation of a high-energy astrophysical neutrino source in 2018. The source, TXS 0506+056, is a known blazar located off the left shoulder of the Orion constellation and four billion light-years away. In 2018, confirmation by optical telescopes was still necessary to identify the source with certainty. This time, however, enough neutrinos were detected by IceCube alone during a measuring period of ten years.

Scientists from the research groups of Professor Sebastian Böser and formerly Professor Lutz Köpke from the Institute of Physics and the PRISMA+ Cluster of Excellence at Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) have been members of the IceCube consortium, which is also funded by the German Ministry of Education and Research, since 1999. "Tracing back neutrinos to distant sources in the universe is exactly what IceCube was originally planned for. After this long time, it is great to see our goals realized. We are very proud that after a whole series of remarkable results, we have now also achieved this outstanding result as a collaboration," said Professor Sebastian Böser. ...

JGU startet in Präsenz in Wintersemester 2022/2023

Die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) öffnet am 24. Oktober ihren Lehrbetrieb im Wintersemester 2022/2023 in Präsenz. "Trotz Energiekrise und Corona-Pandemie wollen wir im Wintersemester unsere mehr als 30.000 Studierenden auf dem Campus willkommen heißen und ihnen an unserer Universität als Ort gemeinsamen Lernens und Forschens den persönlichen Diskurs und gerade auch den Erstsemestern das gegenseitige Kennenlernen ermöglichen", erklärt der Präsident der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), Prof. Dr. Georg Krausch. "Die Studierenden haben in den letzten Jahren coronabedingt mit teilweise deutlichen Einschränkungen im Lehrbetrieb leben müssen. Unser Ziel ist es daher, die von Bundes- und Landesregierung geforderte 15-prozentige Energieeinsparung umzusetzen, ohne den Lehr- und Forschungsbetrieb der JGU nachhaltig zu gefährden. Meinen ausdrücklichen Dank richte ich an alle Universitätsmitglieder für ihr beeindruckendes Engagement, die Qualität der Lehre auch in dieser schwierigen Situation sicherzustellen und damit dem Interesse der Studierenden Rechnung zu tragen."

Die JGU betreibt seit über einem Jahrzehnt ein aktives Energiemanagement und konnte auf diese Weise beispielsweise den Wärmeverbrauch ihrer Liegenschaften seit 2011 bereits um rund 22 Prozent senken und den Stromverbrauch trotz der Inbetriebnahme neuer Gebäude und der Hochleistungsrechner Mogon I (2012) und Mogon II (2017) nahezu konstant halten. Das Land hat die Hochschulen nun aufgefordert, weitere 15 Prozent ihres Energieverbrauchs einzusparen. Eine Energiesparverordnung des Bundes (EnSikuMaV) macht hierzu ganz konkrete Vorgaben beispielsweise zu Raumtemperaturen und der Warmwasserversorgung. Um das Einsparziel an der JGU zu erreichen, werden das laufende Energiemanagement forciert und ab sofort weitere Maßnahmen eingeführt."Mit diesen Maßnahmen können wir voraussichtlich die zusätzliche 15-prozentige Energieeinsparung umsetzen", so der Präsident. "Weitergehende Einschränkungen im Lehrbetrieb beispielsweise durch Gebäudeschließungen, Absage von Lehrveranstaltungen oder Umstellung auf ausschließliche Online-Lehre sind nicht geplant."

In den kommenden Monaten ist mit einem weiteren Anstieg der Corona-Infektionszahlen und erheblichen Krankheitsausfällen zu rechnen. An der JGU gilt daher weiterhin die Bitte, im Kontakt mit anderen eine Maske zu tragen und – wo möglich – Abstände einzuhalten. In Innenräumen wird auf ausreichende Lüftung geachtet. Für den individuellen Schutz vor Infektion und schweren Krankheitsverläufen wird weiterhin ein ausreichender Impfschutz als wesentlich angesehen, weshalb auch im Wintersemester wieder Impfangebote auf dem Campus organisiert werden.

Insgesamt erwartet die JGU zum Wintersemester 2022/2023 etwas mehr als 30.000 Studierende, die in insgesamt 296 Studiengänge eingeschrieben sind. ...

The conundrum of the anomalous magnetic moment of the muon

The anomalous magnetic moment of the muon is a crucial parameter in particle physics as it allows for precision tests of the established Standard Model. A new measurement of this quantity in 2021 caused a furore as it reaffirmed a significant deviation from the theoretical prediction – in other words, the anomalous magnetic moment is greater than anticipated.

Physicists calculate the theoretical prediction on the basis of the currently valid Standard Model of particle physics. In 2020, the Muon g-2 Theory Initiative – a group of 130 physicists with a strong representation from Mainz – produced a consensual estimate that has since been accepted as the reference value. Since then, several teams, including that of Professor Hartmut Wittig of the PRISMA+ Cluster of Excellence at Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), have published new results for the contribution from the strong interaction using numerical simulations of lattice QCD, which suggest that the theoretical prediction is moving towards the experimental value. "Even if it turns out that the deviation between the theoretical and experiment results is actually smaller than we thought, this would still represent a major divergence," said Wittig. "But it is still imperative for us to first understand why the use of differing theoretical methods leads to such dissimilar results." ...

Mainz team of scientists succeeds in seeing through the diffuse ice of Antarctica

Neutrinos, almost massless elementary particles, are extremely abundant – every second, 100 trillion neutrinos pass through the human body, but also incredibly difficult to detect, requiring a one-of-a-kind detector that can "see" these nearly invisible particles. To meet this challenge, the IceCube Neutrino Observatory, located at the South Pole, consists of an array of 5,160 optical sensors buried in a cubic-kilometer of Antarctic ice. When a neutrino interacts with a molecule in the ice, blue light is emitted from the resulting secondary charged particles through a process called Cherenkov radiation. The light then travels through the ice and may be detected by the sensors. Researchers can then reconstruct the energy and direction of the particle, a process that relies on knowledge of the optical properties of the ice.

In 2013, the IceCube Collaboration reported a unique observation where the observed brightness of a light source depends on the direction of the light, an effect termed ice optical anisotropy. In a new study submitted to The Cryosphere, IceCube reports an optical effect that has not been previously described. The effect is the result of the birefringent properties of the elongated ice crystals that deflect light into two directions. The new knowledge gained was incorporated in a new birefringence-based ice optical model that has substantially improved the interpretation of the light patterns resulting from particle interactions in the ice. Not only will this new understanding help IceCube in improving reconstructed neutrino interactions, but it also has implications for the field of glaciology as a whole, wher ice crystal properties are studied in particular to understand ice flow mechanics, which can then be used to predict the Antarctic mass balance and resulting sea-level rise in a changing climate. ...

Frauenförderung in MINT: 25 Jahre Ada-Lovelace-Projekt Rheinland-Pfalz

Mit einem Festakt in der rheinland-pfälzischen Staatskanzlei in Mainz haben Vertreterinnen und Vertreter der rheinland-pfälzischen Hochschulen sowie aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft den Erfolg des Ada-Lovelace-Projekts gefeiert. Die stellvertretende Ministerpräsidentin und Frauenministerin Katharina Binz würdigte den Beitrag des rheinland-pfälzischen Kompetenzzentrums für Frauen in MINT, den das Projekt seit 25 Jahren zur Förderung von Mädchen und jungen Frauen in den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik (MINT) im Land leistet.

An der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ist das Ada-Lovelace-Projekt seit 1998, ein Jahr nach der landesweiten Gründung, aktiv. Seitdem ist es fester Bestandteil der Universität und trägt entscheidend dazu bei, dass sich mehr junge Frauen für ein Studium in einem MINT-Studiengang entscheiden und hier auch erfolgreich ihren Abschluss machen. Die derzeit 17 Mentorinnen am Standort Mainz führen Workshops mit Schülerinnen durch, stellen ihre Studienfächer vor, begleiten und beraten andere MINT-Studentinnen beim Studienbeginn und werben auf Messen sowie Aktionstagen in der Stadt Mainz und der Region für ein Studium der MINT-Fächer.

Mit seiner 25-jährigen Erfolgsgeschichte ist das Ada-Lovelace-Projekt als Kompetenzzentrum für Frauen in MINT über die Landesgrenzen hinaus bekannt und gilt als bundesweites Vorzeigeprojekt, wenn es darum geht, Schülerinnen spielerisch an MINT-Inhalte heranzuführen und ihnen weibliche Vorbilder zur Seite zu stellen, die sie motivieren, ihnen Selbstvertrauen vermitteln und sie für eine Studien- und Berufswahl im MINT-Bereich stark machen. In den vergangenen 25 Jahren konnten über 132.000 Schülerinnen und Studentinnen für MINT-Inhalte begeistert werden. In Workshops, Ferienangeboten, Arbeitsgemeinschaften an Schulen und Projekttagen sowie weiteren Angeboten der außerschulischen Bildung konnten sie ihre Kompetenzen ausbauen. ...

10 Jahre Exzellenzcluster PRISMA an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Vor zehn Jahren, im Herbst 2012, herrschte große Freude an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU): Im Rahmen der damaligen Exzellenzinitiative wurde das Exzellenzcluster PRISMA – Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter bewilligt und damit ein neuer Forschungsverbund in der Teilchen- und Hadronenphysik etabliert. In der nächsten Runde der Exzellenzstrategie setzte sich die Erfolgsgeschichte fort und 2019 ging mit PRISMA+ das Nachfolgecluster an den Start. Inzwischen können die mehr als 300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Exzellenclusters auf zahlreiche wissenschaftliche Erfolge und den Aufbau einer hervorragenden Forschungsinfrastruktur auf dem Gutenberg-Campus zurückblicken.

PRISMA+ beschäftigt sich mit den grundlegenden Bausteinen der Materie und den Kräften, die zwischen ihnen wirken. Wissenschaftliche Erfolge der letzten zehn Jahre sind die Mitwirkung bei der Entdeckung des Higgs-Teilchens und der Messung der W-Boson-Masse am ATLAS-Detektor am CERN, dem Nachweis eines Neutrinos aus einer drei Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie mit dem IceCube-Expriment am Südpol, der extrem präzisen Vermessung des Myon-Magnetismus am amerikanischen Fermilab, mit der sich Hinweise auf neue Physik extrem verdichten, und dem kontinuierlichen Ausbau des XENON-Experiments, dem weltweit empfindlichsten Detektor für die Suche nach Dunkler Materie, im italienischen Gran-Sasso-Gebirge. "Auf all diese Erfolge sind wir sehr stolz", so Prof. Dr. Matthias Neubert und Prof. Dr. Hartmut Wittig, die beiden Sprecher des Exzellenzclusters. "Sie haben allesamt in der Wissenschaftswelt für großes Aufsehen gesorgt. Bei PRISMA+ diskutieren wir solch spannende Physik aber nicht nur intern, sondern es ist uns ein großes Anliegen, sie auch mit der Öffentlichkeit zu teilen – gerade bei einem solchen Jubiläum, wie es nun auf der Agenda steht." Die populäre Vortragsreihe "Physik im Theater" ist das beste Beispiel. ...

4. Mainzer Science Week – Science Tram

Eine unterhaltsame und lehrreiche Fahrt erlebten die Gäste der Mainzer Science Tram am vergangenen Freitag Nachmittag. Verschiedene Mainzer Wissenschaftler:innen brachten ihnen auf der Rundfahrt durch Mainz ganz unterschiedliche Forschungsgebiete näher. Mit dabei war auch Professor Achim Denig vom Institut für Kernphysik mit seinem Vortrag „Quarks & Co – Die fabelhafte Welt der kleinsten Teilchen“. ...

TALENT School comes to Mainz

From July 25th to August 12th, 2022, the TALENT School on “Effective Field Theories in Light Nuclei: From Structure to Reactions” took place in Mainz. Sponsored by MITP, this event was organized by Prof. Pierre Capel and Prof. Sonia Bacca from the Institute of Nuclear Physics. Lectures were held in the conference room at the Helmholtz Institute Mainz.

32 students from 10 different countries (Belgium, Brazil, Canada, France, Germany, Iran, Israel, Italy, Spain, and USA) came together to learn the most modern techniques for tackling few-body sys-tems in nuclear physics. Students also had the opportunity to visit the MAMI facility and see the MESA construction site. After being galvanized by this experience, they are going back to their home institutions with more knowledge, more professional connections and new friends. ...

Nach drei Jahren: Erste Teilchenkollisionen mit Rekordenergie am LHC starten, auch Dank wichtiger Beiträge aus Mainz

Wenn am 5. Juli am CERN erstmals wieder Protonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit im Large Hadron Collider (LHC) kollidieren, dann ist das auch ein ganz besonderer Tag für Physikerinnen und Physiker Exzellenzcluster PRISMA+ der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU): Sie haben in den letzten drei Jahren wichtige Beiträge zum Ausbau des ATLAS Detektors geleistet, um ihn fit zu machen für die Verarbeitung noch größerer Datenmengen in der dritten Laufzeit des größten Teilchenbeschleunigers der Welt. Mit ihm wollen Physikerinnen und Physiker neue und tiefere Einblicke in die Welt der kleinsten Teilchen gewinnen.

Für die damit gestartete dritte Laufzeit (LHC Run 3) hat das LHC Team die Leistungsfähigkeit des Beschleunigers also noch einmal deutlich erhöht und bis an die Grenze ausgereizt. Dabei erreicht der LHC aber nicht nur eine neue Rekordenergie, sondern wird auch sehr viel mehr Teilchenkollisionen als bisher produzieren. Um damit Schritt halten und die größere Zahl an Kollisionen überhaupt verarbeiten und analysieren zu können, wurden parallel auch die vier Detektoren am LHC einem umfassenden Ausbau unterzogen. Einer von ihnen ist der ATLAS Detektor, an dessen Weiterentwicklung Mainzer Physikerinnen und Physiker maßgeblich beteiligt sind. ...

Hervorragende Ergebnisse der JGU im U-Multirank 2022

Die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hat im diesjährigen U-Multirank in mehreren Bereichen hervorragende Ergebnisse erzielt. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Platzierung als Universität insgesamt als auch im Hinblick auf die teilnehmenden Fächer Biologie, Chemie, Informatik, Mathematik und Physik.

In diesem Jahr erzielt die JGU bei zehn Kennzahlen aus den Bereichen Lehre, Forschung, Wissenstransfer und Internationale Ausrichtung Bewertungen in der Spitzengruppe. Darunter fallen zwei Kennzahlen zur Bewertung von wissenschaftlichen Publikationen sowie vier Kennzahlen im Bereich Patente. Auch hinsichtlich der Internationalen Ausrichtung erzielt die JGU im Hinblick auf den Anteil internationaler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und hinsichtlich der vorhandenen internationalen Forschungskooperationen Ergebnisse in der Spitzengruppe. ...

35 Jahre Erasmus+: JGU verzeichnet konsequent hohe Studierenden-, Lehrenden- und Personalmobilität

Das europäische Bildungsprogramm Erasmus+ feiert in diesen Tagen sein 35-jähriges Bestehen. Die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) beteiligt sich von Beginn an, also seit 1987, am wohl bekanntesten Programm der Europäischen Union mit seiner einzigartigen europäischen Erfolgsgeschichte: Erasmus+ hat internationale Aufenthalte von bislang geschätzt mehr als 12 Millionen Menschen gefördert – davon fast eine Million Deutsche im Hochschulbereich. Die JGU gehört zu den Hochschulen, die Erasmus+ besonders engagiert vorantreiben. So profitiert die JGU seit 2019 als eine der ersten Universitäten europaweit von der neuen Erasmus-Förderlinie "European University Alliance", indem sie die Europäische Universität FORTHEM zusammen mit Partnern in mittlerweile acht europäischen Ländern aufbaut. Zudem zählt die JGU zu den bundesweit aktivsten Universitäten im Bereich der Erasmus+ Mobilität, gemessen an der Gesamtzahl der Mobilitäten. Dafür ist sie mehrfach ausgezeichnet worden, unter anderem wiederholt mit dem Erasmus-Qualitätssiegel E-Quality. ...

Neuer anwendungsorientierter Physik-Studiengang mit Fokus auf Praxisbezug an der JGU

Zum Wintersemester 2022/23 bietet die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) erstmals den neuen Bachelor-Studiengang "Angewandte Physik mit Schwerpunkt Informatik" an. Angesprochen sind zukünftige Studierende, die sich für die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten der Natur interessieren, aber das Gelernte auch direkt in technischen Anwendungen umsetzen wollen. "Mehr und mehr werden Experten gebraucht, die komplexe naturwissenschaftliche Zusammenhänge verstehen und zugleich in einem industriellen Umfeld mit anspruchsvollen Aufgaben in der angewandten Forschung umgehen können. Dafür sind Kenntnisse im Bereich der Ingenieurwissenschaften und Software-Entwicklung grundlegend. Der neue Studiengang ermöglicht darauf basierend eine attraktive und zukunftsorientierte Hochschulausbildung", so Prof. Dr. Matthias Schott vom Institut für Physik, der den neuen Studiengang zusammen mit Prof. Dr. Sebastian Böser initiiert hat. ...

Neues Graduiertenkolleg zu Teilchendetektoren an der JGU bewilligt

An der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) geht ab Herbst 2022 ein neues Graduiertenkolleg (GRK) an den Start. Das hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft kürzlich bekannt gegeben. Unter dem Titel "Teilchendetektoren für zukünftige Experimente – Vom Konzept bis zum Betrieb" haben Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler künftig die Gelegenheit im Rahmen ihrer Doktorarbeit teilchenphysikalische Grundlagenforschung und den Bau und die Konzeption hierfür nötiger Detektoren miteinander zu verbinden. Dabei profitieren sie von einem breit angelegten ergänzenden Ausbildungsprogramm vor Ort in Mainz aber auch an Partner-Instituten weltweit. Die Fördersumme für die nächsten fünf Jahre beträgt über vier Millionen Euro, mehr als 20 Doktorandinnen und Doktoranden können im Rahmen des neuen GRK promovieren. ...

JGU startet in Präsenz ins Sommersemester 2022

Die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) öffnet am 19. April ihren Lehrbetrieb im Sommersemester 2022 weitgehend in Präsenz. "Wir freuen uns sehr, dass wir nach vier Semestern weitgehender Distanz in der Lehre unsere rund 30.000 Studierenden endlich wieder auf dem Campus willkommen heißen und somit vor allem auch unseren Erstsemestern das gegenseitige Kennenlernen und den persönlichen Diskurs ermöglichen können", erklärt der Präsident der JGU, Prof. Dr. Georg Krausch. "Da die Corona-Pandemie immer noch nicht überstanden ist, gelten einheitliche Regelungen zum Infektionsschutz an der JGU, insbesondere eine Maskenpflicht, um das Risiko einer wechselseitigen Ansteckung zu minimieren. Meinen ausdrücklichen Dank richte ich an alle Universitätsmitglieder für ihr beeindruckendes Engagement, die Qualität der Lehre auch in den digitalen Lehr- und Lernszenarien sicherzustellen und dabei – trotz erheblichem Mehraufwand – den wechselnden Studienbedingungen im Interesse der Studierenden Rechnung zu tragen."

"In diesem Sommersemester machen wir den Campus – an allen Standorten – wieder zu einem echten Begegnungsraum, einem Ort gemeinsamen Forschens und Lernens", erklärt der Vizepräsident für Studium und Lehre der JGU, Prof. Dr. Stephan Jolie. "In den vergangenen Jahren ist es uns dank der digitalen Möglichkeiten gelungen, auch unter schwierigen Bedingungen qualitätsvolle akademische Lehre anzubieten. Aus dieser Zeit nehmen wir viele wertvolle Erfahrungen mit, die wir nutzen wollen, um noch inklusiver, integrativer und kooperativer zu werden. Wir haben aber auch intensiv erlebt, dass Bildung den persönlichen Kontakt, das menschliche Miteinander vor Ort braucht."

Die JGU setzt weiterhin auf bewährte, campuseinheitliche Schutzmaßnahmen wie die Maskenpflicht in allen Innenräumen (auch in Lehrveranstaltungen), die regelmäßige Lüftung von Räumen sowie die Bitte um Hust- und Niesetikette sowie Abstand, wo immer möglich.

Als Präsenzuniversität sieht die JGU den digitalen Wandel als Chance, bewährte Formen in Lehre und Studium weiterzuentwickeln und Services – wo möglich – auch orts- und zeitunabhängig anzubieten. In zahlreichen Projekten mit Förderung aus Landesmitteln, Bundesprogrammen wie aus Mitteln der noch jungen Bund-Länderstiftung Innovation in der Hochschullehre (StIL) erproben Fächer, Fachbereiche und zentrale Einrichtungen neue digitale und hybride Formate und erweitern das Bildungsangebot der Universität etwa im Bereich der Data Literacy Education. Die erfolgreiche Einführung des digitalen Semestertickets zum Sommersemester 2022 für alle ticketberechtigten Studierenden stellt einen weiteren Meilenstein in der Digitalisierung der JGU dar. Das digitale Semesterticket wurde in Abstimmung mit dem Rhein-Main-Verkehrsverbund vom Zentrum für Datenverarbeitung (ZDV) der JGU entwickelt und wird in der ebenfalls vom ZDV entwickelten JGU-Ausweise-App ausgeliefert.

Die Fächer und zentralen Beratungseinrichtungen der JGU ermöglichen den Studienanfängerinnen und Studienanfängern nach vier durch die Corona-Pandemie geprägten Semestern endlich wieder eine Einführungswoche in Präsenz. Insgesamt erwartet die JGU zum Sommersemester 2022 rund 30.000 Studierende, was etwa dem Vorjahreswert entspricht. ...

Photon-Photon-Wechselwirkungen innerhalb und jenseits des Standardmodells: Neue DFG-Forschungsgruppe an der JGU bewilligt
Reiner Quanteneffekt als Schlüssel zu besserem Verständnis der subatomaren Welt / Vielfältige Mainzer Expertise in neuem Forschungsprogramm gebündelt

Abb./©: Institut für Kernphysik, JGU Abb./©

In der klassischen Physik ist die Interferenz, also die Überlagerung von Lichtwellen, ein wohlbekanntes Phänomen. Eine Wechselwirkung der Lichtstrahlen untereinander im Sinne einer Streuung ist jedoch klassisch unmöglich. In der subatomaren Welt hingegen, die durch Quanteneffekte beschrieben wird, wechselwirken die Lichtquanten – auch Photonen genannt – sehr wohl miteinander.

Mehr noch: Photon-Photon-Wechselwirkungen spielen eine zentrale Rolle im Standardmodell der Teilchenphysik. Ein besseres Verständnis dieses reinen Quanteneffekts ist der Schlüssel, um zu wichtigen neuen Erkenntnissen sowohl innerhalb des Standardmodells als auch darüber hinaus zu gelangen. Die Photon-Photon-Wechselwirkung steht daher im Fokus einer neuen Forschungsgruppe an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), die gerade durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt wurde und in den nächsten vier Jahren zunächst mit etwa 3,5 Millionen Euro gefördert wird. Sprecher ist Experimentalphysiker Prof. Dr. Achim Denig, Co-Sprecher der theoretische Physiker Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen – beide vom Institut für Kernphysik der JGU. ...

Worldwide coordinated search for dark matter

An international team of researchers with key participation from the PRISMA+ Cluster of Excellence at Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) and the Helmholtz Institute Mainz (HIM) has published for the first time comprehensive data on the search for dark matter using a worldwide network of optical magnetometers. According to the scientists, dark matter fields should produce a characteristic signal pattern that can be detected  by correlated measurements at multiple stations of the GNOME network. Analysis of data from a one-month continuous GNOME operation has not yet yielded a corresponding indication. However, the measurement allows to formulate constraints on the characteristics of dark matter, as the researchers report in the prestigious journal Nature Physics...

Matter-antimatter symmetry and antimatter gravity studied at once

The BASE collaboration at CERN reports in an article in Nature on the comparison of the antiproton-to-proton charge-to-mass ratio with eleven significant digits. This new measurement improves the precision of the previous best value by more than a factor of four, a considerable improvement in precision measurements. The data-set was accumulated over one and a half years of measurement time, allowing for the first differential antiproton/proton test of the Einstein weak equivalence principle of matter and antimatter behaving the same under gravity. One of the cornerstones of our understanding of fundamental particle physics is the charge, parity, time (CPT) reversal invariance. As a consequence of CPT symmetry, matter/antimatter conjugates have the same masses, charges, and magnetic moments, the latter of opposite sign. Another consequence of CPT is that once matter/antimatter conjugates collide, they annihilate to pure energy – as observed in many laboratory experiments. Another hot topic in modern physics is whether matter and antimatter behave the same under gravity. In their new Nature article, the BASE scientists compared the similarity of antiproton and proton mass ratios as well as antimatter and matter clocks while the earth was tracing the gravitational potential of the sun, which means that they have simultaneously studied both questions in one measurement. ...