實驗物理中心主要從事實驗粒子物理學的研究，同時也是探測器、核電子學、高速數據讀出與處理、大型超導磁鐵等相關技術的研發基地。目前，中心由四個研究組組成，即探測器、電子學、軟體和物理，主要工作在北京譜儀（BESIII）實驗、大亞灣中微子實驗、中國散裂中子源（CSNS）工程實驗、以及LHC上的ATLAS、KEK的Belle和BelleII以及FAIR上的PANDA等多個國際合作實驗。
探測器和電子學組的主要職責是北京譜儀實驗和大亞灣實驗的設計和建造、中國散裂中子源實驗探測器和靶站的研製以及新型探測器和電子學的研究，同時還參與大型高海拔空氣簇射觀測站（LHAASO）、BelleII以及PANDA的數據獲取系統。軟體和物理組主要負責北京譜儀實驗和大亞灣中微子實驗的軟體開發、維護和物理分析，以及Belle和ATLAS實驗的物理分析。另外，中心還投入力量從事江門中微子實驗（JUNO）的設計與建造以及未來加速器CEPC實驗的預製研究等工作。
BESIII 實驗
北京譜儀III(BESIII)是運行在北京正負電子對撞機(BEPCII)上的一臺大型、通用、高精度磁譜儀。其前身北京譜儀（BES）於1984年動工興建，於1989年投入實驗運行；後於1995-98年間完成了升級改進，稱為北京譜儀II（BESII）。2008年經過重大升級改造後，稱為北京譜儀III。北京正負電子對撞機和北京譜儀是當今世界上運行在2-5GeV能區專門從事τ-粲能區物理研究的唯一的一臺對撞機和譜儀。
北京譜儀III （BESIII）探測器
自2008年運行以來，BESIII已獲取了一大批高質量的實驗數據，包括13億J/ψ事例、4億ψ(2S)事例、2.9 fb-1ψ(3770)事例、以及質心系能量4 GeV以上3.3 fb-1用於研究粲偶素與類粲偶素（即XYZ粒子）的數據。這些都是世界上該能區最大的數據樣本，為研究粲物理、粲偶素與類粲偶素、輕強子譜、τ以及其他相關研究奠定了基礎。BESIII還將在該能區其他能量點採集更大數據樣本。北京譜儀上取得了包括τ質量精確測量、R值測量、發現X(1835)、發現帶電類粲偶素Zc(3900)等一系列重大成果，使得我國成為世界強子物理研究中心之一。
BESII實驗發現正反質子不變質量閾值處有一個奇異的增長，可能是質子反質子束縛態。隨後又發現 X(1835) 新粒子並觀測到其完整的共振峰結構。國際權威《粒子數據手冊》首次收錄以中國科學家為主發現的新粒子X(1835)。BESIII實驗利用超過BESII四倍的數據樣本，確認了X(1835)的存在，並發現兩個新共振態。
傳統的夸克模型認為介子由一個夸克和一個反夸克組成，重子由三個夸克或三個反夸克組成，強相互作用理論卻預言了夸克膠子混雜態、多夸克態和膠子球等奇特強子的存在。尋找和研究奇特強子將揭示物質深層次結構和強相互作用的基本規律。BESIII在2013年採集的數據中發現一個新的共振結構。這個能區的粒子一般都含有粲夸克和反粲夸克，稱為粲偶素。粲偶素粒子都是中性的，不帶電荷。新發現的Zc(3900)含有粲夸克和反粲夸克且帶有電荷，提示其中至少含有四個夸克，可能是科學家們長期尋找的一種奇特態粒子。
大亞灣中微子實驗
大亞灣中微子實驗利用核反應堆產生的電子反中微子來測定一個具有重大物理意義的參數——中微子混合角θ13。實驗的六個中微子探測器分置在三個地下實驗大廳內，並由水平隧道連接。大亞灣近點（EH1）的兩個探測器監測大亞灣核電站兩個反應堆的中微子流強，嶺澳近點（EH2）的探測器監測來自嶺澳和嶺澳二期四個反應堆的中微子流強。遠點探測器（EH3）位於中微子振蕩極大值附近，用來測量振蕩大小。
三個實驗廳內的六個中微子探測器測量到的中微子數與預期中微子數的比值如下圖所示。橫坐標是中微子的飛行距離。縱坐標為1的虛線表示沒有振蕩。紅線為中微子的振蕩曲線的最佳擬合值。在近點實驗廳EH1和EH2，振蕩很小（這裡的振蕩主要來自較遠的反應堆，比如從嶺澳反應堆到大亞灣近點EH1的兩個探測器距離超過1公裡，已經有了一些振蕩效應），在遠點實驗廳的3個探測器可以看到明顯的振蕩效應。
經過近10年的不懈努力，大亞灣中微子實驗取得了重大成果——科學家首次發現中微子的第三種振蕩模式，並精確測出了它的振蕩機率。這被國際科學界認為是物理學上具有基礎意義的一項重大成就。
未來CEPC實驗
隨著Higgs粒子於2012年在大型強子對撞機（LHC)被發現，人們在實驗室裡找到了標準模型預言的所有粒子。但是，由於一系列理論上的困難，理論物理學家普遍認為，標準模型只是一個更加基礎的理論的低能有效理論。因此，挖掘出標準模型背後的物理定律（又被稱為新物理），就成為粒子物理乃至整個物理學的核心問題，也是新一代加速器設計的終極目的。
環形正負電子對撞機（CEPC）是由中國高能物理學界提出的、面向未來的大型對撞機項目。是中國高能物理發展的一項長期戰略規劃，包含兩個階段。首先，先在一條50-70千米的環形隧道中建成一個正負電子對撞機，並在兩個對裝點上安裝探測器。其主體為一個周長達到50 - 70公裡的環形對撞機。在其不同工作階段，CEPC上可進行正負電子對撞、質子對撞、電子-質子對撞以及重離子對撞等多種實驗，是人類了解微觀世界的強大探針。這個尖端的大型科學裝置將引領中國進入高能物理研究世界前沿。
核探測與核電子學國家重點實驗室
核探測與核電子學國家重點實驗室以建設國際一流的核探測技術與核電子學研究基地為目標，以國家需求為導向，在先進核探測技術、前端電子學、大容量數據獲取與處理系統三大研究方向上開展前沿技術和方法的基礎研究和探索，為我國粒子物理、核物理、粒子天體物理、核技術應用等其它相關學科的研究與發展提供技術基礎與支撐，帶動相關技術在國民經濟各個領域的推廣及應用。
實驗物理中心團隊是一支高水平的的科研團隊，他們勤於思考，努力鑽研，學術氣氛十分活躍。
實驗物理中心團隊是一支勇於創新、不斷進取的團隊，他們最大限度地發揮自己的能動性，攻克了一個又一個科研難題。
實驗物理中心團隊是一支充滿活力、熱心公益事業的團隊。無論是研究所文體活動，還是社會公益事業，他們都盡己所能，全力以赴貢獻自己的力量。
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