原子核是物质结构的一个微观层次，是典型的量子多体复杂体系。原子核中包含了丰富的内禀自由度与基本相互作用的信息。经过百余年的发展，人们对原子核这一层次的微观世界有了很充分的理解和认知，并且从中借鉴了很多重要的理论基础和研究手段，广泛用于生产实践和国家安全等一些重要领域。历经百余年的发展，核物理至今仍是科学发展的最重要的前沿学科之一，涵盖物质的基本结构与属性、新物质形态的寻找与探索、大型实验装置研制和现代核技术及其应用的广泛领域。

物理系的核物理研究涵盖核与核子结构、相对论重离子碰撞与强相互作用体系、核反应、电子动量谱和核技术及应用等领域，是国内研究原子核物理的主要单位之一，核物理专业也是国家重点学科。自2002年以来，核物理在科学研究、师资队伍、国内国际影响和人才培养等各个方面都有重大的进展，取得了一批重要的学术成果。现有8名教师，其中4名教授、4名副教授从事相关领域的研究工作，包括2 名国家杰出青年基金获得者。

理论工作覆盖了从低能的原子核结构到相对论性重离子碰撞大能量范围内的诸多领域：在重离子碰撞的动力学模拟、等时量子输运理论、量子色动力学(QCD) 相变理论、QCD凝聚态物质和相对论重离子碰撞中的夸克物质信号等领域做出了重要的原创性成果；在原子核结构模型，极端条件下的核结构和核反应等方面也取得了许多重要的研究成果；利用数学物理来理解量子系统的对称性，探索群和代数（李代数、李超代数、无限维李代数、变形李代数等）的表示论在物理学中的应用，如原子、分子结构和核结构的代数模型；利用Monte Carlo 模拟方法从事探测器、核电子学、量子化学等方面的研究。

在实验核物理方向，原子核的高自旋态研究取得了丰硕的研究成果，包括原子核的集体运动与对称性、各种奇异形变和形状驱动效应等新现象的观测和解释；核反应研究则包括热核性质与核物质状态方程的实验探测、大型探测器的模拟和预研、相对论性重离子碰撞中的集体流与夸克信号以及核探测技术在核能领域中的应用等；在强子物理领域，则有中子电偶极矩和标准模型之上新物理的探寻、QCD 奇异态的探寻和极化靶研制及其应用等方面的研究；电子动量谱学的研究集中在高性能电子动量谱仪的研制、重元素的电子结构和电子碰撞动力学以及柔性分子的构像等方面。