Das Standardmodell der starken, elektromagnetischen und schwachen Wechselwirkung ist generell sehr gut etabliert. Bis vor kurzem hatte das Standardmodell jedoch noch zwei unverstandene offene Enden, die Suche nach dem Higgs-Boson bei höchsten Energien auf der einen Seite und auf der anderen Seite die Frage, wie die verschiedenen Formen stark wechselwirkender Materie entstehen. Erste Evidenz für die mögliche Existenz des Higgs-Bosons wurde vor kurzem seitens der LHC Experimente berichtet. Der Higgs-Mechanismus ist für die Masse der Quarks und Leptonen verantwortlich. Allerdings erklärt dieser nur wenige Prozent der Masse der Nukleonen und somit der uns umgebenden Materie. Der Rest der Masse wird durch die starke Wechselwirkung selbst erzeugt. Die Frage wie dies geschieht und wie man das Spektrum und die Eigenschaften stark wechselwirkender Teilchen (Hadronen) verstehen kann, ist das zentrale Thema des SFB/TR16. Ziel ist es, die starke Wechselwirkung im nicht-störungstheoretisch berechenbaren Bereich besser zu verstehen.

Die Experimente werden an der Elektronenbeschleunigeranlage ELSA in Bonn durchgeführt. Ziel ist es hierbei, ein gutes Verständnis des Spektrums und der Eigenschaften der Baryonen zu erzielen, sowie die der Photoproduktion von Mesonen zugrundeliegende QCD-Dynamik zu analysieren. Zudem werden die Eigenschaften von Mesonen bei endlichen Dichten untersucht. Hierfür stehen zwei experimentelle Aufbauten zur Verfügung, das Crystal Barrel/TAPS Experiment und das BGO-OD-Experiment. Das polarisierte Target sowie die Verfügbarkeit eines polarisierten Strahls ermöglichen z.B. die Messung von hochsensitiven Doppelpolarisationsobservablen. Polarisationsobservablen sind von entscheidender Bedeutung, um Resonanzen aus den Daten extrahieren zu können. Diese Experimente werden ergänzt und erweitert durch theoretische Studien stark wechselwirkender Systeme, die aus leichten Quarks aufgebaut sind. Hierzu werden modernste Methoden wie z.B. effektive Feldtheorien und Gittersimulationen benutzt. Als Beispiele sei die dynamische Erzeugung von Resonanzen in gekoppelten Kanalrechnungen basierend auf unitarisierter chiraler Störungstheorie oder die Entwicklung von Methoden zur Extraktion von Resonanzeigenschaften aus QCD-Gittersimulationen genannt. Die komplexe Thematik des SFB/TR16 kann nur durch das enge Zusammenspiel von Experiment, Theorie, Partialwellenanalyse sowie Instrumentierung vorangebracht werden.