Herzstück der experimentellen Untersuchungen in der Kern- und Teilchenphysik ist das Mainzer Mikrotron (MAMI), ein Elektronenbeschleuniger für Energien bis zu 1,6 GeV. Die ausgezeichnete Strahlqualität von MAMI ermöglicht hochpräzise Streuexperimente mit dem Fokus darauf, Einblicke in die Details der aus Quarks und Gluonen bestehenden Substruktur von Hadronen zu bekommen – und so einen wichtigen Teil zur Aufklärung der inneren Zusammenhänge unseres Universums beizutragen. Aber auch die spannende Suche nach exotischen Teilchen, wie etwa dunklen Photonen, ist Teil des Physik-Programms.

Um sich voll und ganz Präzisionstests des Standardmodells im sogenannten Niederenergiebereich widmen zu können, wird aktuell der neuartige Beschleuniger MESA (Mainz Energy-recovering Superconducting Accelerator) entwickelt und aufgebaut. Das innovative Design der Energierückgewinnung sorgt für eine energieeffiziente Beschleunigung der Elektronen, sodass höchste Strahlintensitäten für die Forschung zur Verfügung stehen. Die geplanten Experimente zielen insbesondere darauf ab, verschiedene fundamentale Größen wie etwa den Protonenradius oder den Mischungswinkel der elektroschwachen Vereinheitlichung mit bisher unerreichter Präzision bei niedrigeren Energien zu vermessen. Solche Größen spielen eine wichtige Rolle bei der Antwort auf die Frage, bis zu welchen Grenzen die etablierte Theorie der Elementarteilchen gültig ist.

Der Forschungsreaktor TRIGA Mark II ist einer von nur zwei Forschungsreaktoren in Deutschland und wird entsprechend intensiv für Grundlagen- und angewandte Forschung in den Bereichen Kernchemie und Kernphysik, Neutronenphysik, chemische Analytik sowie in der medizinischen Forschung genutzt. Für hochpräzise Messungen der Eigenschaften des freien Neutrons werden derzeit am TRIGA Mainz zwei Quellen für sogenannte ultrakalte Neutronen betrieben. Damit ist die JGU eine der wenigen Institutionen weltweit, an der solche Messungen möglich sind.

Das PRISMA Detektorlabor fördert die Zusammenarbeit sowie den Erfahrungs- und Technologieaustausch innerhalb des Exzellenzclusters PRISMA⁺: Labore und Arbeitsplätze stehen den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit unterschiedlicher Hardware-Expertise zur Verfügung und bieten allen eine gemeinsame Forschungsumgebung und Infrastruktur. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit ermöglicht das Detektorlabor Zugang zu eigenen Speziallaboren, hochwertigen Geräten und zu Design-Software. Für die Prüfung und Charakterisierung von Detektoren und Elektronik stehen zudem die Elektronen- und Photonenstrahlen am MAMI und die Bestrahlungseinrichtung am TRIGA-Reaktor zur Verfügung.

Mit dem weltweit einzigartigen vertikalen Windkanal bringen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Gruppe „Aerosol- und Wolkenphysik“ ein Stück Wolke ins Labor: Wolken- und Niederschlagsteilchen lassen sich im Windkanallabor in einer vertikalen Luftströmung schwebend unter nahezu atmosphärischen Bedingungen untersuchen. So lassen sich Rückschlüsse auf physikalische und chemische Eigenschaften dieser Teilchen ziehen sowie auf ihre Rolle in der Entwicklung von Wolken, Wetter und Klima.

Im Unterschied zu vielen anderen Wolkenphysiklaboren ist es am Mainzer Windkanal möglich, Eigenschaften und Interaktion von verhältnismäßig großen Teilchen wie Regentropfen und Hagelkörnern zu untersuchen. Solche Daten sind essenziell, um Modelle zur Wettervorhersage und die Interpretation von Fernerkundung weiter zu verbessern.

Das Zentrum für Datenverarbeitung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz betreibt Supercomputer, die es mit ihrer enormen Rechenkapazität Forscherinnen und Forschern ermöglichen, ihre anspruchsvollen Ziele zu erreichen – in verschiedensten Disziplinen wie Hochenergiephysik, Meteorologie, Lebenswissenschaften und vielen weiteren.

Die JGU ist neben der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU), der Goethe-Universität Frankfurt und der Universität des Saarlandes Teil des länderübergreifenden Konsortiums des Nationalen Hochleistungsrechnens (NHR) Süd-West. Der Verbund des Nationalen Hochleistungsrechnens (NHR) stellt Rechenkapazitäten zur Verfügung und stärkt die Methodenkompetenz durch koordinierte Aus- und Weiterbildung der Nutzerinnen und Nutzer sowie des wissenschaftlichen Nachwuchses. Am Standort Mainz erweitert das neue HPC-System MOGON NHR Süd-West nach MOGON I und MOGON II die Rechenkapazitäten des länderübergreifenden Konsortiums und steht Forschungsgruppen aus ganz Deutschland zur Verfügung.