Die Physik der Hadronen ist Grundlagenforschung und dient der Erweiterung unseres Wissens über die "Quark-Gluon"-Struktur der Kernbausteine und ihrer Dynamik. Zentrale Versuchseinrichtung dazu ist das Kühler-Synchrotron COSY, in dem Protonen auf Energien bis 2,5 Milliarden Elektronenvolt beschleunigt werden, um Proton-Nukleon- und Proton-Kern-Reaktionen auszulösen. Betrieb und Weiterentwicklung des Kühler-Synchrotrons COSY ermöglichen der weltweiten Community der Hadronenforscher einzigartige Forschungsmöglichkeiten, die auch intensiv von einer Vielzahl deutscher Universitäten genutzt werden.

Das Vorhaben Kondensierte Materie beschäftigt sich mit den Eigenschaften von Festkörpern und weicher Materie (Polymere, Kolloiden), hergeleitet aus der mikroskopischen Basis der atomaren Wechselwirkungen. Schwerpunkte sind dabei Untersuchungen von maßgeschneiderten Funktionsmaterialien und Phänomenen im Nanometerbereich. Dies betrifft insbesondere die Physik der Cluster, Grenzflächen, dünnen Filmen und Membranen. Die gewonnenen Erkenntnisse sind darüber hinaus von Bedeutung für Chemie, Biologie und Materialwissenschaften, die immer mehr auf die atomare Ebene vordringen, aber insbesondere auch für die in den Nanobereich vorstoßenden Bauelemente für die Informationstechnik. Die theoretischen Arbeiten profitieren vor allem vom Supercomputer-Komplex im John von Neumann-Institut für Computing, mit dem das Forschungszentrum Jülich zur internationalen Spitzengruppe bei den wissenschaftlichen Höchstleistungsrechnern zählt.

Neben den präparativen Arbeiten zu metallischen, keramischen und polymeren Materialien haben im experimentellen Bereich Betrieb und Weiterentwicklung der Neutronenquelle FRJ-2 eine besondere Bedeutung, denn Neutronen sind eine hervorragende und unverzichtbare Sonde für Struktur und Dynamik der Materie auf atomarer Skala. Als Neutronenquellen dienen bisher Forschungsreaktoren, deren technisch mögliche Grenzen für die nutzbaren Neutronenflüsse jedoch erreicht sind. Es besteht daher weltweiter Konsens, dass die Quellen der nächsten Generation gepulste Spallationsanlagen sein müssen. Neben der Möglichkeit, die bisher erreichbaren Spitzenflüsse um das 100fache zu steigern, sind sie inhärent sicher - sie erfordern kein spaltbares Material. Während sich in den USA und in Japan bereits Spallationsquellen im Bau befinden, besteht in Europa der Plan, eine noch leistungsfähigere Quelle - die "European Spallation Source (ESS)" - zu bauen, um die derzeit klar führende Rolle Europas in der Neutronenstreuung für viele weitere Jahre zu sichern. Im Vorhaben Entwicklungsarbeiten zur ESS (beendet zum 31.12.2003) wurden wichtige Beiträge für den Target/Moderator-Bereich und zur Beschleuniger- und Instrumentenentwicklung geleistet.