理学は、抽象的な数学と、実用的な工学・化学・生物・医学・地球惑星学などの学問との間にあると言えます(右図)。
物理学の成果が他の学問に応用され、また他の学問の成果が物理学の発展を促してきました。例えば、溶鉱炉の温度測定の研究が量子力学誕生のきっかけとなりました。また、最近では物理の相対性理論が、工学的にGPSに応用され、カーナビゲーションとして我々の生活に役立っています。九州大学でも、物理学科と他の学科との共同研究が行われています。
現在の物理学には、素粒子・原子核理論、素粒子・原子核実験、物性理論、物性実験、宇宙物理、という分野があります。九大物理学科にもこれらの分野の研究者がいます。
研究する対象は、素粒子原子核理論・実験では原子核とそれより小さなもの、物性理論・実験では原子より大きなもの、宇宙物理では星や宇宙という大きなスケールのものです。さまざまな階層の自然現象を、実験・理論の両面から調べています。
また、現代社会においては情報の発生・伝達・認識・制御は非常に重要です。情報現象の研究は数学と物理学を基礎にして行われます。九大物理学科では、従来の「物理学コース」に加えて「情報理学コース」を設けています。
宇宙はどのように誕生し進化してきたのでしょう。物質はどのようにして生まれ、変化していくのでしょう。粒子宇宙論グループは、こうした根本的な疑問について世界的なレベルで研究しています。
粒子物理学グループは、最先端加速器・測定器を用いた実験的研究を行います。素粒子実験研究室は素粒子とその相互作用の研究を行い、初期宇宙の謎に迫ります。実験核物理研究室は新元素の発見、および原子核の物性や恒星内元素合成の解明を目指します。
物性基礎論のグループは、多数の構成要素からなるマクロな系を理論的に研究しています。量子力学に従う電子やスピンの集団, 液晶や高分子といった柔らかい物質群(ソフトマター), ガラス, 生き物などが研究対象です。
量子物性物理学のグループでは、低温・強磁場・強電場・高圧などの特殊な環境下、及びナノ構造が誘起する新奇量子現象、優れた量子力学的性質を示す新物質・新構造の探索、表面・界面で顕在化する量子現象の観察、光による量子状態の操作等の実験的研究を行っています。
液晶・高分子から生体系まで広く複雑な物質を研究する複雑物性物理学のグループは、これらの系でみられる微視的な構造と巨視的な物性との関係を明らかにしようとしています。
情報理学のグループは、自然界や人間社会に現れる種々の現象や人間の知的活動を情報学の視点から捉え、その数理モデルを構築・解析することで問題の解決を図る研究を行っています。特に、アルゴリズムの計算効率，出力解の精度、リスクに対し理論保証を与えることを基本理念として、データ科学、人工知能、計算科学の基礎技術を確立し、その応用展開を図ることに力を注いでいます。