1、粒子物理、粒子天體物理及核物理  

　　粒子物理新物理與強(qiáng)相互作用物理基本問題的研究：針對(duì)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中的深層次問題和局限性，研究超越粒子標(biāo)準(zhǔn)模型的各種理論模型和理論機(jī)制。圍繞當(dāng)前大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，開展檢驗(yàn)各種超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新理論模型的唯象學(xué)研究。為未來對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)上的實(shí)驗(yàn)探測(cè)提供理論指引。密切結(jié)合國內(nèi)外大型科學(xué)裝置，開展強(qiáng)相互作用和強(qiáng)子、原子核等層次的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及相關(guān)基本問題研究。

　　暗物質(zhì)本質(zhì)、重子物質(zhì)起源的研究：在暗物質(zhì)的粒子候選者和豐度起源機(jī)制、暗物質(zhì)與重子物質(zhì)的相互作用、暗物質(zhì)自相互作用、暗物質(zhì)的空間地下和對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)探測(cè)等方面展開研究。開展各種超出標(biāo)準(zhǔn)模型理論中和宇宙學(xué)相關(guān)的重要問題的研究，包括電弱相變、宇稱-電荷共軛聯(lián)合對(duì)稱性破缺、宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)不對(duì)稱起源等。

　　2、場(chǎng)論、引力理論與宇宙學(xué) 

　　宇宙學(xué)和引力波物理相關(guān)研究：聚焦暗物質(zhì)、暗能量和引力波物理等研究領(lǐng)域。盡管當(dāng)前包含宇宙學(xué)常數(shù)和冷暗物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型與大多數(shù)觀測(cè)相符合，但是不同的宇宙學(xué)觀測(cè)得到的哈勃常數(shù)的不一致性對(duì)宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型提出越來越大的挑戰(zhàn)，因此如何解決哈勃常數(shù)危機(jī)是一個(gè)亟待解決的重要科學(xué)問題。目前為止，唯一能確定的是暗物質(zhì)和暗能量必然參與引力相互作用，引力波有可能為揭示暗物質(zhì)和暗能量的物理本質(zhì)提供一個(gè)新的契機(jī)。因此，宇宙學(xué)方向?qū)⒓訌?qiáng)對(duì)引力波物理的研究以及探索如何利用引力波來揭示暗物質(zhì)和暗能量的物理本質(zhì)。

　　量子場(chǎng)論、弦論及引力基本問題的研究：量子場(chǎng)論是迄今為止人類描述微觀世界最成功的理論框架，是粒子物理、凝聚態(tài)物理、宇宙學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)；引力的量子化及其與其它基本相互作用的統(tǒng)一則是基礎(chǔ)物理最重要的問題之一。研究方向之一是研究量子場(chǎng)論和弦論中的散射振幅，及其在粒子物理、數(shù)學(xué)物理、特別是引力微擾計(jì)算等方面的應(yīng)用。與之相關(guān)的是研究AdS/CFT對(duì)應(yīng)及其在量子引力、場(chǎng)論非微擾計(jì)算和可積性等方面的應(yīng)用。進(jìn)一步研究引力的本質(zhì)、量子引力理論、引力理論和熱力學(xué)及流體力學(xué)的關(guān)系，開展利用引力的全息性質(zhì)在低能量子色動(dòng)力學(xué)和凝聚態(tài)物理中的應(yīng)用研究。

　　3、統(tǒng)計(jì)物理與理論生物物理  

　　軟物質(zhì)與生物系統(tǒng)的基礎(chǔ)物理問題：以生命起源相關(guān)的物理問題為目標(biāo)，綜合運(yùn)用解析理論、數(shù)值計(jì)算、分子模擬和實(shí)驗(yàn)研究方法，深入探討復(fù)雜液體、非晶固體和玻璃態(tài)物質(zhì)、活性物質(zhì)、生物分子系統(tǒng)、細(xì)菌等軟物質(zhì)與生物系統(tǒng)的基礎(chǔ)物理問題。

　　復(fù)雜系統(tǒng)與統(tǒng)計(jì)物理基本問題：以定量理解無序復(fù)雜系統(tǒng)的集體統(tǒng)計(jì)性質(zhì)為目標(biāo)，探索量子混沌、量子拓?fù)?、波?dòng)性等內(nèi)稟特性在統(tǒng)計(jì)物理基礎(chǔ)中的作用，發(fā)展有限維自旋玻璃平均場(chǎng)理論和玻璃化轉(zhuǎn)變統(tǒng)計(jì)物理理論，開展統(tǒng)計(jì)物理與機(jī)器學(xué)習(xí)交叉學(xué)科研究，理解生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分布式學(xué)習(xí)與記憶機(jī)制。 

　　4、凝聚態(tài)物理與量子物理  

　　凝聚態(tài)系統(tǒng)中新奇物態(tài)物性的理論研究：研究凝聚態(tài)系統(tǒng)中自旋、電荷、軌道、晶格等多自由度之間的相互作用，探討新奇物態(tài)物性的形成機(jī)理和調(diào)控方法。理論預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)新型拓?fù)洳牧虾突旌掀骷?，探討無耗散輸運(yùn)和馬約拉納任意子的實(shí)現(xiàn)。研究雜質(zhì)和無序在低維系統(tǒng)中的作用，數(shù)值計(jì)算有限無序強(qiáng)度下模型性質(zhì)。開發(fā)完善新的強(qiáng)關(guān)聯(lián)理論，探討莫特相變、摻雜莫特絕緣體等強(qiáng)關(guān)聯(lián)問題的物理本質(zhì)。密切關(guān)注凝聚態(tài)領(lǐng)域的最新實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，為實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果提供合理的理論解釋。

　　量子模擬、量子計(jì)算與量子精密測(cè)量的理論研究：基于超冷原子分子氣體的量子模擬及其中的新奇量子相，包括偶極凝聚體和混合凝聚體中液滴態(tài)、光學(xué)腔中超冷原子氣體以及光晶格中的極性分子氣體等；基于光子晶體與人工原子的量子模擬與計(jì)算，遠(yuǎn)離平衡態(tài)的量子多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題；基于腔光力系統(tǒng)的精密測(cè)量以及典型量子干涉儀的最優(yōu)測(cè)量理論等。