Das Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) ist ein vorgeschlagenes Neutrino-Oszillationsexperiment, bei dem Neutrinos aus einem intensiven Neutrinostrahl beobachtet werden sollen, der bei Fermilab in Illinois erzeugt wird und auf einen Flüssig-Argon-Detektor in der Sanford Underground Research Facility in South Dakota gerichtet ist, die etwa 1300 km voneinander entfernt sind. Neutrinos sind die am häufigsten vorkommenden Materieteilchen im Universum, werden aber nur von den schwächsten Naturkräften (mit Ausnahme der Schwerkraft) beeinflusst und werden daher auf ihrer Reise durch das Universum im Wesentlichen nicht absorbiert. Das Dune-Experiment wird ihre Eigenschaften erforschen und darüber hinaus nach dem Zerfall von Protonen suchen, der ein Hinweis auf eine zugrundeliegende einheitliche Theorie der Naturkräfte sein könnte. Die Theoriegruppe von Prof. Stefan Antusch hat sich 2016 der DUNE-Kollaboration angeschlossen.

Die Future Circular Collider Study (FCC), die 2014 ins Leben gerufen wurde und vom CERN ausgerichtet wird, untersucht verschiedene technische Designs von zirkulären Collidern für die Zeit nach dem LHC und die möglichen physikalischen Fragen, die mit einem solchen Experiment beantwortet werden könnten. Da der FCC höhere Energien als der LHC und noch nie dagewesene Luminositäten erreichen würde, würde er die Erforschung der fundamentalen Naturgesetze über die Möglichkeiten der derzeitigen Experimente hinaus ermöglichen. Die Theoriegruppe von Prof. Stefan Antusch ist Mitglied der FCC-Kollaboration und trägt zu den Arbeitsgruppen bei, in denen das Entdeckungspotenzial für neue physikalische Phänomene untersucht wird.

Dieses Experiment ist an der ELSA-Beschleuniger Bonn das Elektronenstrahlen von bis zu 3,5 GeV liefern kann. Diese Strahlen werden verwendet, um markierte Bremsstrahlungsphotonen zu erzeugen. Die Photonenstrahlen können polarisiert werden (zirkular, wenn der Elektronenstrahl longitudinal polarisiert ist, oder linear, wenn kohärente Bremsstrahlung in einer Diamantfolie erzeugt wird). Längs- und querpolarisierte Targets sind ebenfalls verfügbar, so dass Doppelpolarisationsbeobachtungen untersucht werden können. Die Photonenstrahlen treffen auf das Produktionstarget, wo sie die Targetnukleonen anregen können, die anschließend durch die Emission verschiedener Arten von Mesonen (z. B. Pionen, Eta-, Eta'-, Omega-Mesonen und Kaonen sowie Mehrfach-Mesonen-Endzustände wie Pion- und Eta-Pion-Paare) in den Nukleonengrundzustand zurückfallen. Die Reaktionsprodukte werden mit einem kombinierten elektromagnetischen Kalorimeter nachgewiesen, das aus dem Crystal Barrel-Detektor (CsI-Szintillatoren) besteht, der den größten Teil des Raumwinkels um das Target abdeckt, und einer Untereinheit des TAPS-Detektors (BaF_2-Szintillatoren), die die Vorwärtswinkel abdeckt. Darüber hinaus werden Detektoren zur Identifizierung geladener Teilchen eingesetzt. Das Ziel dieses Experiments ist ein besseres Verständnis des Anregungsspektrums des Nukleons durch die Untersuchung vieler verschiedener Beobachtungsgrößen für eine Vielzahl von Endzuständen. Die Gruppe von Prof. Krusche ist seit 1999 Mitglied in dieser Kollaboration. Prof. Krusche ist einer von zwei Sprechern dieser Kollaboration.

Dieses Experiment ist ähnlich aufgebaut wie das CBELSA/TAPS-Experiment. Das Mainzer MAMI-Beschleuniger ist ein kaskadiertes Racetrack-Mikrotron, das Elektronenstrahlen mit Energien bis zu ~1,5 GeV liefern kann. Es wird routinemäßig mit longitudinal polarisierten Elektronen betrieben. Die Strahlintensitäten können viel höher sein als an der Bonner Anlage. Für markierte Photonenstrahlen gibt es am Beschleuniger keine Begrenzung der Strahlintensität (er kann mit Strahlen betrieben werden, die um mehrere Größenordnungen intensiver sind und für Elektronenstreuexperimente verwendet werden). Die Strahlintensität wird nur durch die Zählraten des Markierungsspektrometers und des Produktionsdetektors begrenzt. Auch hier können zirkular polarisierte Photonenstrahlen (von longitudinal polarisierten Elektronen) und linear polarisierte kohärente Bremsstrahlung verwendet werden, und es sind longitudinal und transversal polarisierte Targets verfügbar. Aufgrund der hohen Zählraten und der ausgezeichneten Strahlqualität wird dieser Aufbau hauptsächlich für Präzisionsexperimente bei moderaten Photonenenergien verwendet. Das Gruppe von Prof. Krusche ist seit 1999 Mitglied in dieser Kollaboration.

Die zweites Experiment am ELSA-Beschleuniger befindet sich noch in der letzten Testphase und beginnt gerade erst, Daten zu liefern. Es verwendet ebenfalls einen markierten Photonenstrahl, aber zur Zeit keine polarisierten Ziele. Die Hauptkomponenten des Detektors sind das BGO-Kalorimeter, das zuvor im GRAAL-Experiment verwendet wurde, und ein Dipolmagnet (und Nachführdetektoren) in vorderen Winkeln. Auf diese Weise wird eine nahezu 4pi-Abdeckung für Photonen mit der magnetischen Spektrometrie für vorwärtsgerichtete geladene Teilchen kombiniert. Diese Eigenschaften ermöglichen einen effizienten Nachweis von neutralen Mesonen unter Verwendung der Analyse der invarianten Masse für ihre Photonenzerfälle sowie eine hochauflösende Momentenspektrometrie für Rückstoßprotonen. Das Gruppe von Prof. Krusche ist seit 2010 Mitglied in dieser Kollaboration.

Die MUSE-Experiment am PSI in Villingen, Schweiz, wird Schlüsselinformationen für das Rätsel des Protonenradius liefern. Die Idee besteht darin, die Streuung von Elektronen und Myonen an einem gemischten Strahl aus Protonen gleichzeitig zu messen. Der direkte Vergleich des Protonenradius, der aus den beiden Reaktionstypen gewonnen wird, wird viele Quellen systematischer Unsicherheit beseitigen und sollte eindeutig beweisen, ob es einen Unterschied zwischen der Wechselwirkung zwischen Elektronen und Protonen und Myonen und Protonen gibt oder nicht, was die Grundlage des Standardmodells darstellt. Es wird erwartet, dass das Experiment die Universalität der Leptonen in einem Streuexperiment mit einer Genauigkeit prüft, die um eine Größenordnung besser ist als alle bisherigen Ergebnisse. Die Messung wird mit beiden Strahlpolaritäten durchgeführt, so dass der Vergleich der Elektron-Positron- und der Negativ-Positiv-Myonen-Streuung auch die Untersuchung des Einflusses des Zwei-Photonen-Austauschs ermöglichen wird. Das Experiment befindet sich noch in der Aufbauphase, aber es wurden bereits Strahlzeiten zum Testen mehrerer Komponenten durchgeführt. Die Gruppe von Prof. Krusche ist dieser Zusammenarbeit 2016 beigetreten.

In den nächsten Jahren wird im Rahmen des FAIR-Projekts ein riesiger neuer Beschleunigerkomplex auf dem Gelände der GSI-Anlage in der Nähe von Darmstadt, Deutschland, gebaut werden. Das Projekt ruht auf vier Säulen: einem Antiprotonenstrahl mit einem Mehrzweckdetektor namens PANDA, ein neues Experiment für komprimierte Kernmaterie (Schwerionenphysik), Einrichtungen für Kernstrukturstudien für Kerne fern der Stabilität und Plasmaphysik. In den letzten 15 Jahren war unsere Gruppe an den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für den PANDA-Detektor beteiligt, für den wir entscheidende Komponenten für die vordere Wand des elektromagnetischen Kalorimeters entwickelt haben. Der Bau dieses Teildetektors wird 2018 abgeschlossen sein, Produktionsdaten für den gesamten Aufbau werden jedoch nicht vor 2025 erwartet. Die Gruppe von Prof. Krusche ist seit 2003 an dieser Zusammenarbeit beteiligt.