1) Física de Partículas e Campos
2) Física da Matéria Condensada
Nessa linha são realizadas pesquisas em supercondutividade, magnetismo e correlações eletrônicas em materiais avançados. Processamento e caracterização de sistemas supercondutores de alta temperatura crítica. Física de materiais: processamento, caracterização estrutural (DRX) e microestrutural (MEV e MET). Mecânica estatística e simulação de sistemas complexos. Física matemática e resultados rigorosos em mecânica estatística. Aplicações de técnicas baseadas em feixes de íons para análise e estudo de materiais, alimentos e tecidos biológicos. Dosimetria e caracterização dos efeitos biológicos produzidos pelas radiações ionizantes em física médica.
Na área de Física dos Oceanos os principais temas de pesquisa são: energias e seus processos de conversões, processos de difusão turbulentos, modos normais de oscilação associados as correntes oceânicas, circulação de subsuperfície do oceano Atlântico Sul através da utilização de perfiladores ARGO e fluxos médio e turbulento de calor.
3) Astrofísica
Nessa linha são realizadas pesquisas sobre formação, evolução e características físicas de galáxias. Núcleo Ativo de Galáxias (AGN) e suas propriedades Físico-Químicos (Astroquímica). Teoria de Redes para investigar a distribuição e o ambiente de galáxias no Universo. Evolução estelar de estrelas de massa baixa e intermediária, cálculo de modelos teóricos desde a sequência principal até a curva de resfriamento das anãs brancas. Evolução e estrutura de estrelas anãs brancas. Aplicação ao estudo de aglomerados abertos e globulares da Via Láctea. Estrelas variáveis pulsantes. Astrofísica de altas energias, fluxos de acreção, supernovas e GRBs, estrelas compactas e sistemas binarios.