领导完成北京正负电子对撞机上的北京谱仪(BESIII)的设计、研制、运行和物理研究,技术上达到国际先进水平并发现了一系列新粒子和新现象,在轻强子谱和粲物理研究方面处于国际领先地位。
开创了我国中微子实验研究,提出了大亚湾中微子实验方案并率领团队完成了实验的设计、研制、运行和物理研究,发现了一种新的中微子振荡模式。该成果入选美国《科学》杂志2012年全球十大科学突破,获得2016年度国家自然科学一等奖。
提出江门中微子实验设想,并领导了其设计、预研和建设。
迄今发表科学论文300多篇,主编著作2部,获发明专利2项。
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