Quest of New Physics at the Precision Frontier

Die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells gehört zu den zentralen Herausforderungen der modernen Physik. Während an der „Energy Frontier“ neue Teilchen und Wechselwirkungen bei höchsten Energien gesucht werden, bietet die „Precision Frontier“ einen komplementären Zugang: Extrem präzise Messungen können kleinste Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells aufdecken und Kopplungen an neue Felder sichtbar machen.

Ein solcher Zugang verbindet sehr unterschiedliche Forschungsgebiete, von Atom-, Molekül- und Kernspektroskopie über optische und nukleare Uhren sowie exotische Atome bis hin zu Quantensensorik und Atominterferometrie. Diese fachliche Vielfalt spiegelte sich auch in der Zusammensetzung dieses Seminars wider, zu dem sich rund 60 Teilnehmende aus unterschiedlichen wissenschaftlichen Communities und von Forschungseinrichtungen in elf Ländern vom 24. bis 28. August 2026 auf dem Berliner Campus der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt trafen.

Zu der Vielzahl aktueller und intensiv diskutierter Themen zählten beispielsweise die Präzisionsspektroskopie des niederenergetischen Kernübergangs in ²²⁹Th mit Perspektiven für eine Kernuhr und die Suche nach ultraleichter Dunkler Materie. Ein weiteres Themenfeld bildeten Präzisionstests mit hochgeladenen Ionen, exotischen Atomen und Antiwasserstoff, unter anderem zur Untersuchung fundamentaler Symmetrien und neuer Wechselwirkungen. Hinzu kamen Atominterferometer mit langen Basislinien als empfindliche Sensoren für Dunkle Materie und Gravitationswellen.

Die fünf Tage umfassten faszinierende Vorträge, zwei Postersitzungen sowie informelle Diskussionen und ermöglichten so einen intensiven Austausch zwischen den verschiedenen Forschungsrichtungen. Gerade bei Präzisionstests ist der enge Vergleich von experimentellen Ergebnissen mit theoretischen Vorhersagen entscheidend. Neue experimentelle Empfindlichkeiten können nur dann belastbare Hinweise auf neue Physik liefern, wenn die Beiträge des Standardmodells – einschließlich atomarer, nuklearer und QED-Effekte –mit vergleichbarer Genauigkeit bekannt sind.

In das Programm integriert war die Verleihung des Helmholtz-Preises, der herausragende Arbeiten auf dem Gebiet der Präzisionsmessung in Physik, Chemie und Medizin würdigt. Der Festvortrag von Dmitry Budker über Präzisionsmessungen mit Quantensensoren verband dabei die Themen des diesjährigen Helmholtz-Preises unmittelbar mit denen des Seminars. Die Begegnung unterschiedlicher Fachkulturen machte den besonderen Mehrwert der Tagung aus und zeigte, wie wichtig eine gemeinsame wissenschaftliche Sprache für die Suche nach neuer Physik an der Präzisionsgrenze ist. Wir danken der WE-Heraeus-Stiftung für die großzügige Förderung des Seminars.

Prof. Dr. Elina Fuchs, U Hannover
PD Dr. Natalia Oreshkina, MPI Heidelberg 
Prof. Dr. Andrey Surzhykov, PTB Braunschweig