Helmholtz-Gemeinschaft

Forschungsbereich Struktur der Materie

Im Helmholtz-Forschungsbereich „Struktur der Materie“ werden die Bestandteile der Materie und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte in ganz unterschiedlichen Größenordnungen erforscht, von Elementarteilchen bis zu Strukturen im Universum.

Aufgabe

Forschungsgegenstand sind die Bestandteile der Materie und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte, von Elementarteilchen über komplexe Funktionsmaterialien bis zu den gigantischen Objekten und Strukturen im Universum.

ZoomMit dem Großexperiment KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment) soll die Masse von Neutrinos bestimmt werden. Bild: KATRIN/KIT
Mit dem Großexperiment KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment) soll die Masse von Neutrinos bestimmt werden. Bild: KATRIN/KIT

Eine wichtige Aufgabe ist dabei die Entwicklung, der Aufbau und der Betrieb von Großgeräten und Forschungsinfrastrukturen. Ob Teilchenbeschleuniger für Synchrotron-, Neutronen- oder Ionen-Quellen, Detektor- oder Datennahmesysteme – die Helmholtz-Gemeinschaft stellt in diesem Forschungsbereich große, teilweise einzigartige Infrastrukturen zur Verfügung, die von Forschern aus dem In- und Ausland genutzt werden. Mit dem Röntgenlaser European XFEL, der am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in europäischer Zusammenarbeit gebaut wird, und der „Facility for Antiproton and Ion Research FAIR“, die an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt mit internationaler Beteiligung errichtet wird, entstehen in Deutschland zwei weltweit einmalige Forschungsinfrastrukturen. In den Helmholtz-Allianzen „Physik an der Teraskala“, „Extreme Dichten und Temperaturen – Kosmische Materie im Labor“ und „Astroteilchenphysik“ kommen die Kompetenzen aus Helmholtz-Zentren, Universitäten und Max-Planck-Instituten zusammen. Die Vernetzung mit Universitäten und Forschungszentren aus dem In- und Ausland wird über Forschungsplattformen wie CFEL, HIC for FAIR, KNMF, NanoLab, EMSC und CSSB weiter verstärkt.

Ausblick

Der Forschungsbereich bereitet gegenwärtig eine Neustrukturierung vor, die ab 2015 implementiert werden soll. Künftig wird es nur drei Programme geben: Im Programm „Materie und Universum“ werden alle grundlagen-orientierten Disziplinen – Teilchen- und Astroteilchenphysik, Physik der Hadronen und Kerne sowie Atom- und Plasmaphysik – zusammengeführt. Im zweiten Programm „Von Materie zu Materialien und Leben“ arbeiten die Betreiber von modernen Strahlungsquellen mit einer Nutzerschaft aus Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie der Medizin zusammen, um neue Materialien und Wirkstoffe zu entwickeln sowie Phänomene in kondensierter Materie, elektromagnetischen Plasmen und in biologischen Systemen zu untersuchen. Das dritte Programm „Materie und Technologien“ wird sich mit neuen technologischen Konzepten u. a. auf den Gebieten Teilchenbeschleunigung, Detektorsysteme und der Weiterentwicklung von High Performance Computing- und Datenspeicherung beschäftigen. Mit der Neuordnung sollen Synergieeffekte verstärkt und Befähigungstechnologien für die Welt von morgen entwickelt werden.

Forschungsprogramme


Elementarteilchenphysik

In diesem Programm werden die kleinsten Bausteine der Materie und die Kräfte zwischen ihnen untersucht. Die Erkenntnisse haben unmittelbare Auswirkungen auf unser Bild von der Evolution des frühen Universums.

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Astroteilchenphysik

Die Astroteilchenphysik verbindet die Untersuchung der kleinsten Bausteine mit der Erforschung der größten Strukturen des Universums.

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Physik der Hadronen und Kerne

In diesem Programm wird erforscht, wie die Quarkmaterie am Anfang des Universums in unsere Welt, die aus Hadronen, Atomkernen und Atomen besteht, übergegangen ist und wie sich daraus im Inneren von Sternen die chemischen Elemente gebildet haben.

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Großgeräte zur Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen

Die Forschung konzentriert sich auf die effektive Nutzung vorhandener Photonen-, Neutronen- und Ionen-Quellen und deren permanente Anpassung an die Bedürfnisse der Nutzerschaft.

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Die Programmstruktur in der Förderperiode 2010-2014

Im Forschungsbereich Struktur der Materie wirken sieben Helmholtz-Zentren zusammen: das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY, das Forschungszentrum Jülich, die GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB), das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), das Helmholtz-Zentrum Geesthacht für Material- und Küstenforschung (HZG) sowie das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten in vier Programmen:

Forschungsprogramme


Elementarteilchenphysik

In diesem Programm werden die kleinsten Bausteine der Materie und die Kräfte zwischen ihnen untersucht. Die Erkenntnisse haben unmittelbare Auswirkungen auf unser Bild von der Evolution des frühen Universums.

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Astroteilchenphysik

Die Astroteilchenphysik verbindet die Untersuchung der kleinsten Bausteine mit der Erforschung der größten Strukturen des Universums.

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Physik der Hadronen und Kerne

In diesem Programm wird erforscht, wie die Quarkmaterie am Anfang des Universums in unsere Welt, die aus Hadronen, Atomkernen und Atomen besteht, übergegangen ist und wie sich daraus im Inneren von Sternen die chemischen Elemente gebildet haben.

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Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen (PNI)

Die Forschung konzentriert sich auf die effektive Nutzung vorhandener Photonen-, Neutronen- und Ionen-Quellen und deren permanente Anpassung an die Bedürfnisse der Nutzerschaft.

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Einblicke in den Forschungsbereich Struktur der Materie

Hier stellen wir Ihnen aktuelle Projekte von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Helmholtz-Zentren vor.

Zu den Einblicken in den Forschungsbereich Struktur der Materie

Kontakt

Prof. Dr. Helmut Dosch

Forschungsbereichskoordinator Struktur der Materie

Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

Notkestraße 85
22607 Hamburg

Telefon: +49 40 8998-2408
Fax: +49 40 8998-4304
angelika.lorenzen (at) desy.de
http://www.desy.de


Dr. Ilja Bohnet

Forschungsbereichsbeauftragter Struktur der Materie

Helmholtz-Gemeinschaft

Telefon: +49 30 206329-68
ilja.bohnet (at) helmholtz.de


22.04.2014