Zakład Astrofizyki i Kosmologii

• testy obserwacyjne teoretycznych modeli ciemnej energii na danych dotyczących świec standardowych (supernowe Ia, błyski gamma), standardowych linijek (barionowe oscylacje akustyczne BAO, widmo anizotropii promieniowania mikrofalowego tła CMBR, silne soczewki grawitacyjne, gromady galaktyk w promieniach X) i kosmicznych chronometrów (pasywnie ewoluujące galaktyki),
• zastosowania silnych soczewek grawitacyjnych w roli standardowych linijek kosmologii,
• fale grawitacyjne jako narzędzie kosmologii, soczewkowanie fal grawitacyjnch,
• zastosowania astrosejsmologii (w szczególności pulsujących białych karłów) w kontekście astrofizyki cząstek (problemu ciemnej materii),
• problem stałej kosmologicznej,
• podstawy matematyki i metoda forsingu z teorii mnogości jako narzędzia współczesnej kosmologii,
• teoria kategorii i toposów w fizyce,
• kwantowa grawitacja, modele czasoprzestrzeni w reżimie kwantowej grawitacji,
• egzotyczne struktury gładkie na 4-rozmaitościach różniczkowalnych: teoria matematyczna i znaczenie w fizyce,
• fizyka matematyczna,
• fizyka układów złożonych i sieci,
• teoria kwantów.

Zakład Biofizyki i Fizyki Molekularnej

• w opracowaniu

Zakład Fizyki Ciała Stałego

• w opracowaniu

Zakład Fizyki Ferroelektryków

• technologia otrzymywania nowych materiałów ferroelektrycznych oraz ferroelastycznych w postaci monokrystalicznej i ceramicznej,
• technologia otrzymywania nowych materiałów ferroelektrycznych oraz ferroelastycznych w postaci monokrystalicznej i ceramicznej,
• badania mikrostruktury materiałów metodą skaningowej mikroskopii elektronowej oraz jakościowa i ilościowa analiza chemiczna z wykorzystaniem mikroanalizatora rentgenowskiego,
• właściwości strukturalne kryształów ferroicznych,
• dielektryczne, piroelektryczne, piezoelektryczne, sprężyste i elektrostrykcyjne właściwości ferroików,
• struktura domenowa i kinetyka granic fazowych,
• wybrane właściwości optyczne i fotoelektryczne,
• dynamika sieci krystalicznej uporządkowanych i nieuporządkowanych dielektryków,
• dyspersja dielektryczna,
• ferroelektryczne relaksory,
• badania ciśnieniowe materiałów ferroicznych.

Zakład Fizyki Jądrowej i Jej Zastosowań

• badanie zderzeń ciężkich jonów w aspekcie ich oddziaływania i stuktury jąder,
• spektroskopia mezonów w zderzeniach proton – proton na synchrotronie COSY w Jülich w projekcie WASA@COSY,
• dynamika oddziaływań trzech nukleonów,
• badanie zachowania symetrii odwracalności w czasie w rozpadzie neutronów,
• future DAQ – system akwizycji danych dla przyszłych eksperymentów w GSI,
• dynamika reakcji z ciężkimi jonami – detektor wielolicznikowy NIMROD,
• identyfikacja i kalibracja energetyczna lekkich cząstek naładowanych w eksperymentach projektu CHIMERA – REVERSE – ISOSPIN,
• badanie materii jądrowej i spektroskopia hadronów,
• badanie fuzji dla jąder zdeformowanych,
• produkcja jąder superciężkich,
• jądrowe procesy konkurencyjne w terapii nowotworów wysokoenergetycznymi wiązkami γ,
• dozymetria promieniowania γ w terapii nowotworów,
• badanie oscylacji neutrin,
• zastosowanie spektroskopii mössbauerowskiej ⁵⁷Fe i ¹¹⁹Sn do określania własności różnych substancji w zakresie temperatur 10K - 1100K,
• pomiar naturalnej promieniotwórczości,
• pomiar naturalnego tła promieniotwórczego w podziemnych laboratoriach.

Zakład Fizyki Kryształów

• badania krystalicznych struktur periodycznych  oraz aperiodycznych, w tym modulowanych, kwazikryształów i rozpraszania dyfuzyjnego, 
• badania strukturalne związków kompleksowych w tym kompleksów żelaza (II) wykazujących przejścia spinowe oraz badania struktury po przełączeniu stanu spinowego światłem laserowym (LIESST), 
• badania strukturalne związków aktywnych biologicznie, wiązań wodorowych oraz nowych minerałów,
• badania dotyczące precyzyjnego wyznaczania gęstości elektronowej w komórce elementarnej - metodą powierzchni oraz momentów Hirshfelda, 
• badania przewodnictwa elektrycznego i zjawiska Seebecka w materiałach o strukturze spinelu, tlenkach metali przejściowych i tlenkach metali ziem rzadkich,
• badania magnetyczne tio- i seleno-spineli, tlenków metali przejściowych i związków międzymetalicznych TM-RE,
• spektroskopia dielektryczna w tlenkach metali przejściowych i pierwiastków ziem rzadkich,
• badanie lokalnej struktury krystalicznej i struktury elektronowej metodami absorpcji promieniowania rentgenowskiego (XANES, EXAFS), 
• wyznaczanie struktury krystalicznej i magnetycznej przy użyciu dyfrakcji neutronów,
• badania związków międzymetalicznych wykazujących zjawisko magnetokaloryczne dla zastosowań w chłodnictwie,
• badania struktur eutektycznych dla zastosowań w fotonice,
• synteza oraz badania własności strukturalnych, magnetycznych i elektronowych w krzemianach berylowców stosowanych jako pigmenty ceramiczne,
• badania morfologii i składu chemicznego metodą SEM/EDX-Cryo materiałów, biologicznych, mineralnych, tlenkowych i metalicznych,
• charakteryzacja monokryształów tlenkowych metodami fizycznymi,
• badania aerosoli powietrza,
• badania stopów wysokoentropowych.

Zakład Fizyki Medycznej

• badanie czynności elektrycznej mózgu (EEG i potencjałów wywołanych) i innych sygnałów biologicznych w grupie zdrowych osób;
• badanie struktur oka oraz czułości siatkówki za pomocą nieinwazyjnych metod diagnostycznych (spektralnej koherentnej tomografii optycznej SOCT i perymetrii) w grupie zdrowych osób;
• zastosowanie termografii w podczerwieni w ocenie efektów leczenia po operacyjnym usunięciu trzecich zębów zatrzymanych. Próba korelacji parametrów termicznych z lokalizacją trzeciego zęba zatrzymanego oraz ocena gradientów temperatury w aspekcie procesów leczniczych zachodzących w zębodole po zabiegu chirurgicznym. Współpraca z przychodnią lekarsko-stomatologiczną ComfortDent w Katowicach;
• aplikacje termografii w podczerwieni w ocenie wydatku energetycznego sportowców. Analiza gradientów temperatury w aspekcie analizy mechanizmów termoregulacji organizmu. Współpraca z prof. Manuel Sillero z INEF Universidad Politécnica de Madrid, Centrum Diagnostyki Sportowej Diagnostix w Wiśle;
• aktywna termografia dynamiczna w badaniach nieniszczących fantomów tranko-podobnych. Ocena defektów umieszczonych pod powierzchnią fantomu w funkcji głębokości oraz czasu stymulacji bodźcem cieplnym;
• stabilność białek, denaturacja, pofałdowanie-rozfałdowanie, agregacja – badania spektroskopowe oraz metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC);
• wpływ czynników fizyko-chemicznych oraz promieniowania jonizującego na przejścia termiczne białek surowicy krwi;
• temperaturowe zmiany pojemności cieplnej surowicy krwi ludzkiej i jej białek źródłem informacji w diagnostyce medycznej;
• przydatność mikrokalorymetrycznych badań surowicy krwi w medycynie sportowej – badania DSC surowic sportowców różnych dyscyplin sportowych w cyklach treningowych, efekty suplementacji, zabiegów cieplnych – kriokomora, sauna;
• mikroskopia konfokalna, fluorescencyjna oraz obrazowanie termograficzne jako wspomagające metody oceniające wydajność elitarnych sportowców (współpraca z Akademią Wychowania Fizycznego im. Jerzego Kukuczki w Katowicach);
• badania wpływu wysiłku fizycznego, odnowy biologicznej oraz zaawansowanych stanów choroby Parkinsona na widma surowicy krwi ludzkiej metodą spektroskopii emisyjnej oraz dichroizmu kołowego (współpraca z Akademią Wychowania Fizycznego im. Jerzego Kukuczki w Katowicach oraz z prof. Aleksandrem L. Sieroniem z Department of Molecular Biology and Genetics, School of Medicine in Katowice, Medical University of Silesia in Katowice, Katowice, Poland;
• porównanie badań aktywności mózgu przy pomocy funkcjonalnego rezonansu zadaniowego (fMRI) i bezzadaniowego (rsfMRI) oraz tomografii niskiej rozdzielczości LORETA wolontariuszy oraz osób chorych (współpraca z Centrum Diagnostycznym HELIMED w Katowicach, prof. Uwe Klose Department of Interventional and Diagnostic Neuroradiology at the University Hospital, University of Tuebingen, Tuebingen, Germany);
• badania atrofii mózgu ze szczególnym uwzględnieniem istoty szarej w stwardnieniu rozsianym (współpraca z Centrum Diagnostycznym HELIMED w Katowicach);
• mikrospektroskopowe badania fluorescencyjne tkanki łącznej i jej patologii.

Zakład Fizyki Teoretycznej

• fizyka statystyczna (zjawiska w stanach nierównowagowych, procesy transportu indukowane fluktuacjami, dyfuzja w układach periodycznych, kwantowa termodynamika),
• fizyka teoretyczna materii skondensowanej (układy silnie skorelowane, nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe, fizyka układów nanoskopowych i ultrazimnych atomów, kwantowe przejścia fazowe, układy 2D, spintronika, metody DFT),
• fizyczne podstawy informatyki kwantowej (kwantowe korelacje, kwantowe układy otwarte, komputery kwantowe, gry kwantowe),
• fizyka komputerowa (metody Monte Carlo, symulacje procesów losowych, sieci neuronowe w obliczeniach fizyki materii skondensowanej, algorytmy genetyczne i obliczenia równoległe),
• fizyka medyczna (fizyczne aspekty procesów formowania się naczyń krwionośnych, modelowanie dynamiki przepływu krwi),
• teoria gier i jej zastosowania (projektowanie rynków, algorytmy kojarzenia, zagadnienia sprawiedliwego podziału).

Zakład Teorii Pola i Cząstek Elementarnych

• badanie własności neutrin w oparciu o aktualne dane doświadczalne (problem masy i natury neutrin, mieszanie neutrin z określonym zapachem i masą, łamanie symetrii CP w sektorze leptonowym, rekonstrukcja macierzy masowych neutrin),
• teoretyczne modele wyjaśniające własności neutrin (istnienie ciężkich neutrin Majorany, modele typu "huśtawki", modele supersymetryczne, modele z dodatkowymi  wymiarami),
• neutrina w astrofizyce i kosmologii (wybuchy supernowych a problem masy i czasu życia neutrin, neutrina a brakująca ciemna materia, neutrina o wielkiej energii),
• oddziaływania fundamentalne,
• testowanie Modelu Standardowego w akceleratorach wysokich energii,
• symulacja Monte Carlo procesów e⁺ e^- → hadrony + foton(y), w celu eksperymentalnego wyznaczenia zależności przekroju czynnego procesu e⁺ e^- → hadrony od energii,
• rozwijanie metod rachunkowych w perturbacyjnej teorii  pola, a w szczególności zastosowanie metody równań różniczkowych i reprezentacji Mellin-Barnesa do obliczania wielopętlowych całek skalarnych,
• topologiczne i geometryczne aspekty zjawisk fizycznych. Fizyka matematyczna. Ekonofizyka i teoria gier,
• testowanie rozszerzen Modelu Standardowego.
• automatyzacja obliczeń Monte Carlo w ramach Modelu Standardowego i jego rozszerzeń.