粒子物理与原子核物理学科是研究粒子（重子、介子、轻子、规范粒子和夸克等）和原子核的性质、结构、相互作用及运动规律；射线束的产生、探测和分析方法与技术；以及同核能利用、核技术应用有关的物理问题。粒子物理和原子核物理的研究处于整个物理学研究的最前沿，它涉及从微观领域的规律到天体的形成与演化的规律。粒子物理与原子核物理是人类认识物质世界的前沿和基础学科，是国内学科建设与科学研究的热点，建设好该专业是服务国家大科学工程、西部国防科技工业的战略需要。
该学科的主要研究方向及研究内容包括：粒子物理学，它研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律；原子核物理学又称核物理学，它研究原子核的结构和变化规律；射线束的产生、探测和分析该学科的主要技术；以及同核能、核技术应用有关的物理问题。从研究方法以及研究目的角度分类，该学科的主要研究方向涉及理论核物理、实验核物理、应用核物理、核天体物理、核聚变与等离子体物理等。
　　1、核聚变物理与材料研究方向：段涛博士、易勇博士等在863、国家重大专项等项目的支持下，开展了强激光与靶丸相互作用、核辐照效应理论模拟与用于惯性约束聚变靶的光学多层膜（光子晶体组装）、中空微球可控制备等方面的研究，在惯性约束聚变数值模拟和相关材料等研究方面取得阶段性进展；吕会议博士致力于低能核聚变反应在不同金属中的电子屏蔽效应等方面的实验和理论研究；姬彦玲博士重点对超短超强激光脉冲与碳纳米管阵列靶相互作用过程中超热电子的产生过程，以及超热电子在碳纳米管阵列中的定向传输过程进行理论模拟研究。截至2011年6月，本方向发表各类SCI和重要核心期刊文章30余篇，获各类科研支助经费31万元，其中纵向科研经费26万元。
　　2、核辐射探测方法与技术研究方向：袁长迎教授在国家自然科学基金、国防科工局、省教育厅等纵横向项目的支持下，开展了光谱分析技术及其应用等方面的研究工作，在光谱实验技术等方面取得明显进展，其中《Theoretical study on radial resonance coupling of cylindrical photoacoustic cells》一文被BioMedLib评选为相关领域内十大最佳论文（top 10）之首。王小胡博士主要从事位置灵敏X射线探测器、中子探测器研究，在多丝正比室阳极丝丝位调制作用改善、气体探测器视差效应改善、氦-3中子探测器性能蒙特卡洛模拟方面取得了阶段性的成果。吴军龙讲师重点进行核电子学技术研究，在新型电荷灵敏前置放大器、核信号发生器的研究方面取得了一定的成果。发表文章30余篇，获得科研经费63万元，其中纵向科研经费23万元。
本学科就业前景十分看好：核能利用、核技术应用、基础研究、核天体物理等领域对掌握粒子物理与原子核物理学科理论知识和科研能力高层次研究型人才的需求巨大。我国在十二五发展期间，将大力发展核电事业，核裂变能的应用技术需要向更安全、更经济的方向发展，快中子堆、高温气冷堆、聚变-裂变混合堆已列入我国高技术发展计划，脉冲堆及高通量试验堆已发挥重要作用，现在正致力于发展具有更高安全性和经济性的先进核反应堆堆型；在受控热核聚变方面，聚变等离子体物理、核聚变理论与实验研究，在世界范围内已取得了较大进展，但仍还有大量的研究课题待攻关；核技术在工业、农业、医疗、考古等行业中的应用还有很多待挖掘的领域；宇宙起源、天体演变等课题的研究也需要核天体物理的发展；这些都需要掌握扎实的核物理基础知识和核物理实验技能、具有独立开展核物理研究工作能力的高层次研究型人才。