Das Helmholtz-Institut Mainz

Struktur, Symmetrie und Stabilität von Materie und Antimaterie

Aus einer Initiative des Bundestages wurde im Juni 2009 das erste Helmholtz-Institut auf dem Campus der Johannes Gutenberg-Universität Mainz gegründet. Das Helmholtz-Institut Mainz stellt eine institutionelle Kooperation zwischen dem Forschungszentrum GSI der Helmholtz-Gemeinschaft und der Johannes Gutenberg Universität dar und ist das erste seiner Art. Es wurde auf die lange Kooperationen zwischen der Johannes Gutenberg-Universität und dem GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt begründet und bildet eine dauerhafte Außenstelle des GSI und Kooperationsgruppen der Institute für Kernphysik, Physik und Kernchemie auf dem Campus der Universität Mainz.

Wissenschaftlicher Schwerpunkt des Instituts ist die Erforschung der Reaktionen von Antimaterie an der sich im Aufbau befindlichen internationalen Beschleunigeranlage FAIR in Darmstadt, wie zum Beispiel mit dem PANDA-Experiment. Es werden neue, zukunftsfähige Beschleunigertechniken entwickelt und Atome aus Antimaterie wie z.B. Antiwasserstoff hergestellt und erforscht. Darüberhinaus beschäftigen sich Arbeitsgruppen des Instituts mit der Herstellung und Erforschung neuer, superschwerer Elemente, die in der Natur nicht vorkommen.


Probing nobelium with laser light

Successful laser spectroscopy measurements reveal size and shape of the nucleus of element 102
Optical cell (GSI)

Sizes and shapes of nuclei with more than 100 protons were so far experimentally inaccessible. Laser spectroscopy is an established technique in measuring fundamental properties of exotic atoms and their nuclei. For the first time, this technique was now extended to precisely measure the optical excitation of atomic levels in the atomic shell of three isotopes of the heavy element nobelium, which contain 102 protons in their nuclei and do not occur naturally. This was reported by an international team lead by scientists from GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. Nuclei of heavy elements can be produced at minute quantities of a few atoms per second in fusion reactions using powerful particle accelerators.

Neutrino forces lurk in exotic atoms

Precision measurements of “exotic atoms” may soon be able to unravel the mystery of the forces that neutrinos mediate between matter and antimatter. Neutrinos are weakly-interacting, nearly massless particles that were originally proposed by Wolfgang Pauli in 1930 to explain outstanding anomalies in the decays of neutrons to protons. Prior to the discovery of the strong nuclear force in 1935, theorists briefly speculated that neutrino forces might be responsible for holding together the constituents of the nucleus.

Oscillations in the atomic nucleus of thorium-229 to be used as pulse generator for future nuclear clocks

Graphical representation of a nuclear clock based on a transition in the atomic nucleus of thorium-229

Precise time measurements play a vital role in our daily life. They allow reliable navigation and accurate experimenting and provide a basis for world-wide synchronized exchange of data.


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