Физический институт имени П.Н.Лебедева Российской академии наук (ФИАН) является одним из крупнейших и, по-видимому, старейшим научно-исследовательским центром России. Его научная тематика охватывает практически все основные направления физики. Как современный полифизический институт был основан выдающимся физиком-оптиком и организатором науки академиком С.И.Вавиловым в 1934 году. Широкая тематика исследований, охватывающих практически все направления физики, обусловила нынешнюю структуру ФИАН, включающую шесть научных отделений, приравненных в основных направлениях к научно-исследовательским институтам РАН.
Среди научных отделений ФИАН (в основном четко ориентированных тематически) выделяется Отделение теоретической физики, сотрудники которого работают практически во всех областях физики. В работах ветерана Отделения, Нобелевского лауреата В.Л. Гинзбурга предсказано существование термоэлектрических явлений в сверхпроводниках, развита феноменологическая теория сегнетоэлектрических явлений, создана феноменологическая теория сверхпроводимости и сверхтекучести жидкого гелия, разработана теория распространения радиоволн в плазме – таков далеко не полный перечень результатов, полученных одним человеком.
Сотрудники Отделения занимаются фундаментальными вопросами квантовой теории поля и теории суперструн. В частности, в рамках этого направления развита функциональная формулировка квантовой теории поля и квантовой статистики (Е.С.Фрадкин). Построены универсальные методы квантования калибровочных теорий (Баталин, Вилковыский, Тютин, Фрадкин). Развита теория калибровочных полей высших спинов (Фрадкин, Васильев).
В конце 1950 – начале 1960-х годов Л.В. Келдыш выполнил серию фундаментальных работ по межзонному упругому и неупругому туннелированию носителей в полупроводниках, что сразу принесло ему мировую известность. Л.В. Келдыш впервые предложил использовать пространственно-периодические поля для формирования искусственных спектров кристаллов из-за вызванных такими полями дополнительных брегговских отражений. В дальнейшем эта идея реализовалась в создании искусственных сверхрешёток. Одно из предсказанных им явлений – сдвиг края поглощения в кристаллах в электрическом поле – назвали «эффект Франца–Келдыша». Большое значение для лазерной физики имела разработанная Л.В. Келдышем теория многофотонной ионизации атомов в поле интенсивной электромагнитной волны.
В 2001–2010 годах в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Отделения оптики ФИАН выполнен цикл работ по космическим исследованиям активных процессов на Солнце в максимуме и на фазе спада солнечной активности. Исследования проводились с помощью разработанных в Лаборатории комплексов аппаратуры СПИРИТ и ТЕСИС, работавших на борту солнечных обсерваторий серии КОРОНАС. Многие приборы в составе этих комплексов до сих пор не имеют аналогов в солнечной рентгеновской астрономии. Всего на Землю в результате проведенных экспериментов поступило более миллиона новых изображений и спектров Солнца, а также несколько десятков часов видеоматериалов.
ФИАН выполняет большой объем экспериментальных работ в ЦЕРН на Большом адронном коллайдере. ATLAS – один из двух самых крупных экспериментов на БАК, которые нацелены на изучение фундаментальных свойства материи при сверхвысоких энергиях. Для эксперимента ATLAS сотрудниками ФИАН в сотрудничестве с другими российскими и зарубежными группами создан трековый детектор переходного излучения TRT.
Разработанный группой сотрудников ФИАН Полностью АВтоматизированный Измерительный КОМплекс (ПАВИКОМ) используется для высокотехнологичной обработки данных, получаемых в экспериментах с использованием эмульсионных и твердотельных трековых детекторов, в ядерной физике, физике космических лучей и физике высоких энергий. По своим возможностям он не имеет аналогов в России и применяется в экспериментальной работе не только ФИАН, но и других российских лабораторий и институтов. ПАВИКОМ официально аккредитован как участник международного эксперимента OPERA. Кроме того, по инициативе В.Л. Гинзбурга были начаты исследования по поиску высокоэнергичных ядер сверхтяжелых элементов в составе космических лучей. Это направление исследований принадлежит к числу наиболее значимых и актуальных задач современной ядерной физики и астрофизики. В настоящее время выполняются исследования треков ядер в кристаллах оливина из метеоритов.
В ФИАН также развиваются два крупных космических проекта: «Радиоастрон» и «Миллиметрон».