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2024年12月获批新建，是依托上海交通大学李政道研究所和物理与天文学院建设的国家级科研平台。实验室聚焦“暗物质的基本粒子属性及其与常规物质相互作用”这一核心科学问题，围绕暗物质与原子的相互作用、暗物质与中微子的相互作用、暗物质与电磁场的相互作用以及暗物质的大尺度行为四个方向，开展理论与实验紧密结合的前沿研究。实验室正着力推进位于四川锦屏2400米深地的PandaX暗物质与中微子探测装置、海南3500米深海的TRIDENT中微子望远镜（海铃计划）、张江大本营实验室天体物理实验平台、青海冷湖4200米海拔的JUST光谱望远镜等四大专用科学装置的建设与升级，致力于揭示暗物质的本质，力争成为引领全球暗物质研究创新发展的策源地，为提升我国基础研究总体水平和国际学术地位做出重要贡献。

依托上海交通大学建设，于2017年成立。实验室利用现代粒子物理、核物理、天体物理、和宇宙学等学科的深度交叉，将实验和理论研究紧密地结合起来，在暗物质直接探测、高能对撞机实验与理论、中微子与核天体物理、宇宙大尺度结构形成与演化以及星系与星系团物理等方向开展前沿科学研究工作，争取发展成为中国在粒子天体物理与宇宙学方面最重要的研究基地和国际知名的实验室。

依托上海交通大学建设，于2011年成立。实验室以原子核物理、基本粒子物理、天体物理、引力和宇宙学等众多现代物理学前沿为主要研究领域 ，涵盖实验粒子物理、暗物质理论、暗物质和暗能量天文观测、暗能量和宇宙大尺度结构理论、原子核理论等主要研究方向。实验室在实验方面涉及暗物质直接地下寻找、希格斯粒子的研究和新粒子的寻找、中微子基本性质的研究等各个方面；理论方面主要开展暗物质、暗能量、超出粒子物理标准模型外的新物理、原子核物理、天体物理、黑洞、引力和宇宙学等方面的研究。