De très nombreuses recherches sont poursuivies à l’IPhT. Elles ont principalement pour but de formuler et étudier les lois physique et mathématiques qui régissent notre univers, sa structure et son organisation, et couvrent presque tous les grands sujets de la physique théorique moderne : Elles vont de l’étude des interactions fondamentales, visant en particulier à décrire l’univers primordial, jusqu’à l’élaboration de modèles pour comprendre certaines structures biologiques. Elles passent aussi par l’étude mathématique de systèmes complexes en physique statistique et en théorie des champs. Sous la diversité des systèmes étudiés se cache en réalité une unité profonde entre les divers formalismes mathématiques utilisés pour les décrire. Parmi les thèmes principaux mentionnons:
Principaux thèmes
Physique mathématique, théorie des cordes et gravitation
- Théorie des champs quantiques, CFT, bootstrap
- Systèmes intégrables, théories des champs intégrables
- Combinatoire, énumérative et aléatoire
- Théorie des cordes et trous noirs
Cosmologie, astrophysique, physique des hautes énergies et matière hadronique
- Matière nucléaire à haute densité, collisions d’ions lourds, physique des jets
- Amplitudes de diffusion (pour les théories de jauge et la gravité)
- Physique au-delà du modèle standard
- Cosmologie et gravité
Physique statistique et applications, matière condensée, information quantique
- Matière condensée quantique
- Dynamique à l’équilibre et hors équilibre (quantique et classique)
- Systèmes désordonnés et applications multidisciplinaires de la physique statistique
- Information quantique théorique : calcul et communication