Helmholtz-Institut Mainz

Pulsbetrieb am TRIGA Mainz mit der charakteristischen bläulichen Tscherenkow-Strahlung.
© Thomas Hartmann, JGU

Pulsbetrieb am TRIGA Mainz mit der charakteristischen bläulichen Tscherenkow-Strahlung (Ausschnitt).

Materie und Antimaterie, die Struktur von Raum und Zeit und die Entwicklung des Universums vom Urknall bis heute: Die Wissenschaftler des Helmholtz-Institutes Mainz (HIM) untersuchen, was die Welt im Innersten zusammenhält. Das klingt spannend. Wirklich verstehen, was die Forscher genau tun, um neue Erkenntnisse zu gewinnen, dürften allerdings nur Fachleute.

Exzellenzforschung in Mainz

Das HIM, 2009 gegründet, ist die erste gemeinsame Einrichtung der Helmholtz-Gemeinschaft mit einer Universität, der andere in Thüringen und dem Saarland folgten. Eine Plattform für exzellente Forschung, auf der Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität – genauer gesagt: der Institute für Kernchemie, Physik und Kernphysik – mit Forschern des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt zusammenarbeiten. Auch vorher gab es eine Kooperation zwischen universitärer und externer Forschung, aber mit dem Helmholtz-Institut erhielt sie einen institutionellen Rahmen mit einem Haushalt von rund 11 Millionen Euro.

Ein eigenes Gebäude auf dem Uni-Campus soll 2016 bezogen werden: Darin werden rund 170 Mitarbeiter in hochmodernen Büros und spezialisierten Laboren auf 3.600 Quadratmetern Platz arbeiten, hinzu kommen mehrere Tausend Quadratmeter Technikräume und Hallen, wo Bauteile für Großgeräte entstehen können – eine Gesamt­investition von rund 35 Millionen Euro. Hier treffen die Wissenschaftler aus den Bereichen Kernchemie und Kernphysik auf Gastwissenschaftler aus aller Welt und auch junge Nachwuchsforscher haben hier die Chance, in internationalen Teams zu arbeiten.

Raum und Zeit

Es sind außergewöhnliche Fragen, auf die die Forscher hier Antworten suchen. Fragen nach den physikalischen und chemischen Grundlagen unserer Existenz. Das Ziel: die uns umgebende Materie besser zu verstehen, die Strukturen von Raum und Zeit zu durchdringen und zu klären, durch welche Kräfte unsere Welt entstand.

Wissenschaftlicher Schwerpunkt des Mainzer Institutes ist derzeit die Vorbereitung der Erforschung der Reaktionen von Antimaterie in der neuen, weltweit größten Beschleunigeranlage FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) in Darmstadt. Sie soll ab 2025 Antiprotonen- und Ionenstrahlen mit bisher unerreichter Geschwindigkeit, Intensität und Qualität liefern und so der Erforschung des Urknalls, von Kernfusionsprozessen und des Verhaltens von Materie unter extremsten Bedingungen dienen. Um diese einzigartige Beschleunigeranlage zu bauen, sind viele theoretische Voruntersuchungen und Entwicklungen nötig. Denn schließlich müssen nicht nur die Teilchen bis fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, sondern es muss auch erfasst werden können, was geschieht, wenn die Atome aufeinander treffen. Welche Stoffe entstehen dabei, welche Energien werden freigesetzt? Die dafür nötigen Detektoren werden ebenfalls in Mainz konstruiert und gebaut.

Größte Wissenschaftsorganisation

Das Mainzer Helmholtz-Institut ist eingebettet in ein System von 18 Helmholtzzentren und zurzeit sieben Instituten in Deutschland, die sich in der 1995 gegründeten Helmholtz-Gemeinschaft zusammengeschlossen haben, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihren Namen hat die Gemeinschaft von dem bedeutenden Naturforscher Hermann von Helmholtz (1821–1894). Insgesamt rund 38.000 Mitarbeiter forschen in den sechs Bereichen Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Materie, Schlüsseltechnologien sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Ihr Jahresbudget liegt bei insgesamt über 4 Milliarden Euro, etwa zwei Drittel davon werden von Bund und Ländern finanziert, den Rest werben die einzelnen Zentren als Drittmitteln aus dem öffentlichen und privatwirtschaftlichen Bereich ein.

Reaktorhalle des Forschungsreaktors TRIGA Mainz
© HIM

Reaktorhalle des Forschungsreaktors TRIGA Mainz. TRIGA Mainz wurde Anfang der 1960er Jahre errichtet und 1967 durch Nobelpreisträger Otto Hahn in Betrieb genommen. Seither ist der Reaktor durchschnittlich 200 Tage pro Jahr in Betrieb. Der Reaktor spielt in dem Exzellenzcluster PRISMA der Johannes Gutenberg-Universität eine zentrale Rolle, an dem auch das HIM beteiligt ist.