李政道研究所粒子与核物理研究部包括实验组和理论组。实验组的研究项目包括暗物质直接探测Panda X、无中微子双β衰变等。理论组研究标准模型(SM)的检验，超越标准模型（BSM）的新物理，以及与宇宙学和天体物理学的结合。  

暗物质

宇宙中存在几个可靠而独立的证据可证明暗物质的存在。暗物质贡献了目前宇宙中23%的能量密度。除了引力的相互作用外，人们对的暗物质特征一无所知，比如它的质量、与标准模型粒子的相互作用、自身的相互作用、种类数量等等。研究暗物质的性质仍然是现代物理学中最重要的任务之一。传统的暗物质探测策略有三种：直接探测、间接探测和对撞机搜索。李政道研究所的成员在这三个方向上都有重要的贡献。特别是由李政道研究所和上海交通大学领导的Panda X实验，是世界领先的暗物质直接探测合作组之一。它为暗物质与核子之间的相互作用强度提供了最佳的一类约束条件。除了上述传统的暗物质搜索，李政道研究所的成员也在积极寻找新的暗物质搜索策略。 

TeV量级物理

经过几十年的探索，希格斯玻色子 (125GeV)最终于2012年在大强子对撞机（LHC）上被发现，这是粒子物理学的一个转折点。标准模型(SM)的粒子内容看似完整，但远非故事的结局。希格斯玻色子的发现为探索超越标准模型的新物理打开了一扇新的大门。希格斯场的真空期望值由费米常数v=246GeV确定，该常数设定了所有标准模型粒子的质量标度。然而，从朴素的场论期望，观察到希格斯粒子质量为125GeV的概率出奇的低，这通常被称为规范等级结构问题，而标准模型中物质粒子的质量谱是非常发散的，从173GeV的顶夸克质量到0.511MeV的电子质量，再到O (0.1 ev)的中微子质量。理解质量谜题是现代物理学面临的重大挑战之一。大型强子对撞机为研究规范等级结构问题提供了一个理想的环境，因为它的大部分解释都要求新粒子超越标准模型，出现TeV标度上。通过自上而下的方法，可以从某种紫外理论出发，研究预测的新粒子或新现象。另一方面，通过自下向上的方法，可以探索希格斯粒子特性与标准模型的偏差。理解新发现的希格斯玻色子 (125GeV)并寻找超越标准模型的新物理是当今粒子物理学的关键任务。李政道研究所的成员正在这一前沿领域积极工作。