입자물리는 물질을 이루는 가장 기본적인 구조와 그들의 상호작용을 다루는 학문으로서 소립자와 같은 미시세계에서부터 천체와 우주와 같은 거시세계를 통합적으로 기술하는 근본이론을 연구하고 탐구하는 분야이다. 본 입자물리그룹에서는 양자 장이론, 입자물리 현상론, 초대칭 입자 현상론 분야에 대한 연구를 복합적으로 수행하고 있다.

소립자의 상호작용을 기술하는 표준 모형을 연구하고, 표준모형의 문제점을 해결하고자하는 연구를 수행하고 있다. 오늘날 입자물리학에서 아직 풀리지 않은 가장 중요한 문제는 (1) 게이지 계층 문제, (2) 우주 상수 (Cosmological Constant) 문제, (3) 양자중력 이론 및 통일장 이론, 그리고 (4 ) flavor 문제이다. 입자물리 그룹에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 연구를 수행하고 있으며, 특히 이 중에서 게이지 계층문제를 중점적으로 연구하고 있다. 게이지 이론을 바탕으로 하는 입자물리 표준모형의 핵심적인 개념인 약전자기 대칭성의 자발적 깨짐이 어떤 식으로 일어나고, 대칭성이 깨지는 에너지 스케일이 왜 방사 보정(radiative correction)에 대해 안정적인지를 이해하고자 한다. 게이지 계층 문제를 해결하기 위한 여러 시도 중에서 본 입자물리 그룹에서는 힉스입자를 복합입자로 취급하는 동력학적 약전자기 대칭성의 깨짐을 주로 연구한다.
양자색소역학은 소립자의 상호작용을 기술하는 입자물리학의 표준모형을 이루는 두 축 가운데 하나이다. 수많은 실험 데이터에 의해 양자색소역학이 검증되었지만 대부분이 섭동 계산이 가능한 영역에서만 이루어 졌고 비섭동 현상에 대한 실험적 검증은 아직 미비한 수준이다. 본 연구실에서는 양자색소역학의 낮은 에너지에서의 양상, 특히 유한밀도에서 일어나는 양자색소역학의 비섭동 현상을 유효장론적 관점에서 연구하고 있다. 이 문제는 현상론적으로 중성자별의 내부 또는 중이온 충돌실험과 밀접한 관계가 있다. 따라서 낮은 에너지에서 양자색소역학에 대한 연구는 아주 흥미로우며 또한 중요한 문제이다.

게이지 계층 문제를 해결하기 위해 제안된 초대칭 표준모형 및 그의 확장, 그리고 다른 대안 이론들에 대하여 폭넓게 연구한다. 아울러 이들과 연관된 우주론에 대한 연구도 병행한다. 초끈이론은 낮은 에너지에서 초중력 이론을 주며, 초중력이론에 의해 초대칭 표준모형이 완성될 것이라고 믿어지고 있다. 본 그룹은 구체적으로 어떻게 표준모형이 초중력 그리고 초끈이론으로부터 구현될 수 있는지 연구하며, 또한 어떻게 초대칭성이 깨지고 그 효과가 표준모형의 게이지 대칭성에 지배되는 입자들에게 영향을 주는지에 대한 연구도 수행한다.

표준모형의 여러 문제점들을 해결하는 보다 근본적인 입자물리 이론을 구축하고, 새로운 이론이 갖는 현상론적 성질과 우주론적 성질을 연구한다. 이를 통해 우주 생성 원리 및 물질과 시공간의 근본적 구조를 이해하는데 기여한다.