不安定核やハイパー核などの地球上に存在しない未知の原子核は、超新星爆発や中性子星合体などの天体現象に深く関わっており、元素の起源を知るための大きな手がかりになると考えられています。
こうした特異な原子核を研究するため、反対称化分子動力学模型を開発･拡張し、スーパーコンピューターを駆使した大規模数値シミュレーションによる研究を行っています(図「３つのヘリウム原子核の運動の数値シミュレーション」参照)。これまでに、不安定核の安定性や形状（図「不安定核の様々な形状」参照）、ハイパー核の不純物効果(図「不純物効果による原子核の性質変化」参照)などの研究を行ってきました。また最近は、恒星での元素合成に関わるクラスター共鳴の研究を始めました。
このような基礎科学研究とは別に、原子核反応データベース研究開発センター(JCPRG)を主宰し、原子核反応データベースの研究開発も行っています。JCPRGは、国際原子力機関(IAEA)を始めとする、核反応データセンターの国際ネットワークに参与しており、日本の加速器研究施設で行われた実験データを、EXFORと呼ばれる国際的に定められた規格に従ってデータベース化しています（図「113番元素“ニホニウム”のデータ」参照）。
このような研究活動を通して、原子核の基本的性質を明らかにすると同時に、原子核反応に関する知見を、工業･医療･エネルギー生産など、人類の平和的活動に役立てる事を目標にしています。