A neutronbefogások sorozatával zajló asztrofizikai s-folyamat felelős a vason túli izotópok mintegy felének szintéziséért. Az e folyamatban termelt izotópok gyakorisági eloszlása viszonylag jól leírható mindössze egyetlen csillagfejlődési eseménnyel. Az úgynevezett aszimptotikus óriáságbeli csillagok (AGB) bizonyos rétegeiben játszódik le a ¹³C(α,n)¹⁶O reakció, ami a neutronokat biztosítja az s-folyamathoz. E reakció sebességének pontos ismerete szükséges ahhoz, hogy megbízhatóan modellezhessük az s-folyamatot és kiszámíthassuk a kialakult nehéz elemek gyakoriságát. A reakciósebességet a ¹³C(α,n)¹⁶O hatáskeresztmetszetének ismeretében tudjuk kiszámítani.

Az olaszországi Gran Sasso d’Italia hegység gyomrában található Gran Sasso-i Nemzeti Laboratóriumban (LNGS) a neutronháttér mintegy milliomod része a földfelszínen mérhetőnek, köszönhetően az 1400 méternyi kőzet kozmikus sugárzással szembeni árnyékoló hatásának. A különleges, földalatt üzemelő részecskegyorsítóval a LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) együttműködés, az ATOMKI kutatóinak részt vételével, elsőként valósította meg a ¹³C(α,n)¹⁶O reakció hatáskeresztmetszetének a Gamow-ablakban, azaz az E_c.m.=140-230 keV asztrofizikailag releváns energiatartományban való direkt mérését. Ehhez 18 darab alacsony hátterű, ³He töltésű számlálóra alapozott neutrondetektorból álló rendszert használtunk.

Az új eredményekre alapozott reakciósebességek hatását több csillagfejlődési modellel is ellenőriztük. A Naphoz hasonló összetételű csillagokra számottevő eltérést találtunk néhány olyan izotóp esetében, amelyek csillagokban való keletkezését jelentősen befolyásolja a környezet neutronsűrűségére érzékeny elágazási pontok szerepe. Ezen izotópok közül is kiemelten érzékenynek bizonyult a ⁶⁰Fe, ²⁰⁵Pb és a ¹⁵²Gd. Eredményeink révén pontosabb képet kapunk a nehézelemek AGB csillagokban történő keletkezési folyamatairól.

2016-ban, az ATOMKI-ben, a ⁸Be atommag nagy energiájú átmeneteinek vizsgálata során, megfigyeltünk egy olyan új anomáliát, amit csak egy új részecske keletkezésével és elektron-pozitron párra történő bomlásával tudtunk megmagyarázni https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.042501. Kiderült, hogy ez lehet az első jelzés egy új, 17 MeV/c² tömegű elemi részecskére, amelyet X17-nek neveztek el. Az X17 részecske lehetséges kapcsolata a sötét anyaggal nagy érdeklődést váltott ki.

Az elmúlt évek során továbbfejlesztettük az elektron-pozitron pár spektrométerünket, új plasztik szcintillátorokkal, gyors fotoelektron-sokszorozókkal és helyérzékeny Si detektorokkal cseréltük fel a korábbi detektorainkat.  A felújított spektrométerünkkel, az ATOMKI új Tandetron Gyorsító Laboratóriumában, különböző bombázó energiáknál vizsgáltuk a 3H(p,e⁺e^-)⁴He magreakciót.  A keletkezett e⁺ e^- párok szögkorrelációjában ~115^o-nál minden bombázó energia esetén szignifikáns eltérést figyeltünk meg a szimulált értékektől. Ezek az anomáliák, a korábban megfigyelthez hasonlóan az X17 részecske létezésével magyarázhatók, ami valóban jelentős szerepet játszhat a sötét anyag értelmezésében. A kísérleti eredményeink azt is valószínűsítik, hogy ez a részecske vektor jellegű, ami egy új, 5. alapvető kölcsönhatás bevezetését teheti szükségessé.

A metanol alapú üzemanyagcella egy ígéretes elektromos energiaforrás, ahol a kémiai energia átalakul elektromos energiává. Az üzemanyagcella legfőbb előnye a magas hatásfok és ultra-alacsony szennyeződés kibocsátás. Jelenleg inkább laptop, okos telefon, digitális kamera működtetéséhez alkalmazzák, de léteznek már metanol meghajtású gépkocsik is. Fontos kutatási cél a cella teljesítményének növelése a cellában végbemenő elekrokatalitikus folyamatok optimalizálásával. Elsősorban a gátló kémiai és fizikokémiai folyamatok feltérképezése, annak csökkentése a feladat. Ilyen pl. a szén-monoxid, mint katalizátorméreg keletkezése és a szén-dioxid melléktermék felhalmozódása a platina anódon, a keletkezett vízréteg gátló hatása a katódon, valamint a metanol átjutása reakció nélkül a katód felé. Ilyen molekuláris folyamatok követésére bevezettük a pozitron emissziós tomográfiás (PET) leképezési módszert, ami kiegészíti az szakirodalomból ismert, eddig alkalmazott képalkotó módszereket, mint például CT és MRI (katalizátoranyag vizsgálata, vízáramlás követése). A ¹¹C-radiojelzett metanol és deriváltjainak kötődése, lefedettség mértéke, területi eloszlása, degradációk a katalizátor felületeken, valamint azok időbeni változásai információt adnak a cella teljesítményéről, az esetleges teljesítményromlás okáról. A kísérletekhez egy oktatási célra készült, kis teljesítményű (max. 0.5 V) cellát alkalmaztunk 30 x 30 mm² felületű katalizátorokkal. A leképezés kisméretű, nagyfeloldású, az Atommagkutató Intézet és a Nukleáris Medicina Intézet (Debrecen Egyetem) együttműködésében kifejlesztett MiniPET-3 (ismertebb nevén kisállat PET) kamerával történt.

A tanulmányunkban az egyik legnagyobb magyarországi középső bronzkori temetőben feltárt leleteket vizsgáltuk. 29 bronzkori ember komplex embertani és stroncium izotópos vizsgálatát publikáltuk  elsőként hazai bronzkori anyagban. A Szigetszentmiklós-Ürgehegyen feltárt temetkezési hely a korai és középső bronzkorban virágzó Vatya-kultúrához tartozott. A Vatya-kultúra a Kr. előtti 2000 és 1500 közötti, nagyjából 500 évet felölelő periódus a Kárpát-medence történelmében. A pásztorkodó és földművelő népessége főként a Duna-Tisza közén, illetve a Duna jobb parti sávjában, nagyjából a mai Bács-Kiskun, Pest és Fejér megye területén élt. A 26 hamvasztásos és 3 csontvázas temetkezésből előkerült maradványt vizsgáltuk. A 241. urnasírban előkerült csontok egy 25-35 éves nő tragikus életútjára derítettek fényt. A nő magas társadalmi státusára utal arany hajfonat-karikája és bronz nyakperece. A szülés előtt vagy közben elhunyt nővel együtt temették el 7-8 hónapos iker magzatait. A fog és csontmaradványok stroncium izotópos vizsgálatával nyomon lehet követni a nő mobilitását a születésétől az utolsó napjaiig. Tanulmányunk megérősíti a stroncium izotópos vizsgálatok alkalmazhatóságát hamvasztott szöveteken egyaránt. Történelmi szempontból pedig az eredmények által igazolva lett, hogy bronzkori Közép-Európában a nemzetségen kívüli házasságkötés bevett szokás volt és a magasabb rangú egyedek közötti rokoni kötelékek a gazdasági kapcsolatok létrejöttét vagy a már meglévők erősítését szolgálták.

Az atommagfizikai héjmodell és annak kifinomultabb változatai meghatározott pályákra helyezték a nukleonokat, és magyarázatot adtak a kísérletileg meghatározott mágikus nukleonszámok (8, 20, 28, 50, 82, 126) létezésére. Azt tapasztalták, hogy a mágikus számú nukleonokkal rendelkező atommagok gömbszerű alakkal rendelkeznek. Azonban jelentős eltéréseket mutattak ki a héjmodelltől a neutrongazdag nátrium és magnézium izotópok között. A kísérleti adatokat egy úgynevezett inverziósziget segítségével sikerült értelmezni, amely nagyjából a Z=10-12 (Z: rendszám), N=20-22 (N: neutronszám) tartományban helyezkedik el. Ebben a speciális magtartományban az atommagok a legalacsonyabb energiájú alapállapotban deformált alakúak, a nukleonpályák energiája megváltozik, ami az N=20-as klasszikus héjzáródás megszűnésével jár.

Azóta az N=8-as, N=20-as és N=28-as klasszikus mágikus számok környékén fellelhető inverziószigeteket és határaikat már behatóan tanulmányozták. Azonban a kísérleti technika csak az utóbbi öt évben jutott el arra a szintre, hogy az N=40-es mágikus szám környékén is vizsgálódhassunk. Kísérletünk során rámutattunk arra, hogy a 40 neutronnal rendelkező, 63-as tömegszámú vanádium atommag deformációja nagy, és ez is egy inverziószigeten helyezkedik el. Ezzel egy lépéssel előrébb jutottunk ezen inverziósziget határainak letapogatásában, azonban az elkövetkező években még számos kísérletre lesz szükség a sziget teljes feltárásához, hogy aztán célba vehessük az extrém neutron/proton aránnyal (N/Z=2) rendelkező N=50-es inverziószigetet.

A környezeti nyomjelzők (δ²H, δ¹⁸O, ³H) valamint a látszólagos vízkorok (³H/ ³He, SF₆)  idősoraiból következteti lehet a karsztvízforrások beszivárgási és felszínre kerülési körülményeiről. A mecseki, bükki és a Szlovák Karszton vizsgált forrásvizek gyakori mintavétele (2‒4 hét) segített meghatározni a teljesen frissen, valamint a kissé korábban beszivárgott csapadékvizek járulékát. A beszivárgás körülményeit a víz stabil izotóp-összetételének felhasználásával is megbecsülhetjük. A Mecsekből származó Anyák-kútja forrás esetén a felszínre bukkanó víz 10%-ának a tartózkodási ideje fél év. A téli és a nyári hónapok csapadékjai nem azonos mértékben járulnak a maradó beszivárgáshoz. A forrásvizek izotóp-összetételét elemezve arra jutottunk, hogy a téli félév során beszivárgott vizeket egy 5-ös súlytényező használatával kell figyelembe vennünk, ha a forrásvíz izotóp-összetételét a csapadékéval akarjuk összevetni. Ezzel a módszerrel lehetett becsülni a beszivárgó víz tríciumkoncentrációját is. Mindhárom területen hasonló tríciumkoncentrációjú vizeket lehet találni (4-8 TU), és szinte mindegyik esetben az évek során csökken a trícium koncentrációja, mintha még mindig a csapadékvízben lévő bombajárulék lecsengő nyomát látnánk a vizekben. A beszivárgó víz tríciumkoncentrációjához viszonyítva meghatározható a forrásvizek átlagos tartózkodási ideje, melyek esetünkben 0 és 10 év között változnak. A ³H/ ³He kormeghatározást használva a források koraira exponenciális eloszlást kapunk, melynek mediánja 1,4 év. A tríciummérések segítségével megállapítottuk, hogy legrövidebb tartózkodási idejű források a Szlovák Karsztban (0‒2 év) találhatóak. A Mecsek forrásai és a Szinva hasonló korú (0‒4 év), míg a legidősebb víz az Ódor forrásból ered. (4‒12 év).