Im SFB 1245 wird die Arbeit von mehr als 100 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern koordiniert, um, ausgehend von effektiven Feldtheorien der starken Wechselwirkung, die Struktur der Atomkerne sowie die Entstehung der Elemente im Universum zu verstehen. Die TU Darmstadt als eines der bedeutendsten universitären Zentren der experimentellen und theoretischen Kernstrukturphysik und der nuklearen Astrophysik kombiniert hier ihre herausragende Expertise mit der Spitzenforschung der Johannes Gutenberg-Universität im Bereich der Teilchenphysik.

Wie verhält sich Materie unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen, bei denen sich Atome überlappen und miteinander verschmelzen? Solche Materiezustände können in Teilchenbeschleunigern für extrem kurze Zeiträume erzeugt werden und geben Aufschluss über die starke Wechselwirkung, die die Atomkerne zusammenhält. Im Kosmos treten solche extremen Materiezustände auf, wenn zum Beispiel Neutronensterne miteinander kollidieren. Neben der TU Darmstadt sind die Goethe- Universität und die Universität Bielefeld an diesem Sonderforschungsbreich/Transregio beteiligt.

Im Graduiertenkolleg 2128 werden Nachwuchswissenschaftler*nnen im interdisziplinären Feld der Beschleunigerwissenschaft ausgebildet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Energy-Recovery Linacs (ERLs): Eine neue und noch wenig erforschte Klasse von Teilchenbeschleunigern, die die weitgehende Rückgewinnung der zur Beschleunigung des Teilchenstrahls aufgewendeten Energie erlauben.

Die Nukleare Photonik befasst sich mit der Untersuchung und Nutzung von durch Photonen induzierten Phänomenen auf der kernphysikalischen Energieskala und ist aufgrund der jüngsten Entwicklungen bei Hochleistungslasern (Physik-Nobelpreise 2018) ein sich schnell entwickelndes internationales interdisziplinäres Forschungsgebiet. Es umfasst die Erzeugung brillanter Teilchenstrahlen mit Hochleistungslasern, die Grundlagenforschung in der Kernphysik mit photonuklearen Reaktionen sowie die Entwicklung neuer Techniken und Methoden für deren Nutzung.

HGS-HIRe for FAIR ist ein gemeinsames Vorhaben des GSI, der TU Darmstadt und der Universitäten Frankfurt, Gießen, Heidelberg und Mainz zur Förderung und Unterstützung einer strukturierten Doktorandenausbildung für die GSI- und FAIR-nahe Forschung.