在顶夸克物理领域，与导师R.D. Peccei教授一起，在国际上首次构造了手征拉氏量。之后，与FermiLab，UC Davis，Iowa State等单位合作，进行了深入地研究。其成果多次应邀作专题演讲和报告，受到了国际理论物理与实验物理界的重视。在粒子宇宙学领域，与Mohapatra 教授一起研究了左右对称模型中的Leptogenesis和弱电能标重子数产生的物理机制；1996年回国后，主要致力于暴涨模型，Quintom反弹宇宙模型， 暗物质，暗能量， 数据拟合分析确定宇宙学参数等粒子宇宙学的研究，承担了科技部“973”、国家基金委和科学院的创新项目，已取得了一些深受国内外关注的重要成果，多次应邀在国际国内会议上作大会特邀报告。1999-2000年提出了WIMP暗物质粒子的非热产生机制 及温WIMP暗物质模型。2003年提出了中微子暗能量模型。2004年，提出了精灵(Quintom)暗能量模型， 此论文单篇引用400余次并获得了首届中国卓越研究奖(Thomson Scientific Research Fronts Award 2008)。另外两篇关于精灵研究的论文入选了《第一届中国百篇最具影响优秀国际学术论文》。2002年提出描述宇宙加速膨胀和正反物质不对称产生的统一模型，2005-2006年研究了用宇宙微波背景辐射极化数据检验CPT对称性并首次做了数据分析，美国物理学会周刊《Physical Review Focus》为此做了专题报道。至今已发表了一百二十余篇学术论文，由Slac-Qspires查知，总引用4000余次。至今已培养了16名博士和博士后。