用高速重离子作用于原子核、原子、分子、固体晶格等从而研究它们的结构及规律的核物理学分支。离子加速器为其研究的基本设各之一。主要研究深度非弹性散射；用重离子合成新核素，发现新的超重元素；寻找新的裂变元素，开辟新能源。在束箔光谱学、天体物理学、固体物理学及医学等领域也有很有希望的应用前景。