As pesquisas desenvolvidas pelo grupo de Fusão de Núcleos Pesados englobam duas situações extremas: a fusão de núcleos com velocidade relativa muito baixa, através de um tunelamento quântico, e a "fusão" de núcleos com energias cinéticas centenas de vezes maior do que a barreira coulombiana. Estas colisões violentas produzem em laboratório pequenas "gotas" de matéria nuclear em situações limite de energia e temperatura, como as que encontramos no centro de grandes estrelas na fase final de suas vidas. Esses estudos fornecem parâmetros (compressibilidade da matéria nuclear, secção de choque nucleon-nucleon dentro do núcleo, etc) que são ingredientes fundamentais para os modelos astrofísicos que prevêm a evolução das estrelas. Esse trabalho é realizado no seio de uma cooperação de laboratórios internacionais, principalmente da França, Itália, Estados Unidos e Alemanha.
No outro extremo de energia, o trabalho do grupo tenta compreender o processo responsável pelo "amadurecimento" das estrelas, que é a fusão nuclear em energias muito baixas. No início de seu ciclo de vida, as estrelas são constituídas por núcleos muito leves que, atraídos pela força gravitacional, formam uma região extremamente densa. A temperatura aumenta permitindo colisões nucleares suficientemente energéticas para iniciar a fusão subcoulombiana, processo puramente quântico denominado nucleosíntese. Esse processo cria núcleos cada vez mais pesados e promove o "crescimento" e desenvolvimento dessas estrelas. Essa pesquisa é desenvolvida inteiramente no Acelerador Pelletron da Universidade de São Paulo.
Além disso, lançando mão dos detectores desenvolvidos para os estudos acima, o grupo utiliza as baixas energias disponíveis no Pelletron para intensificar as pesquisas na área de física atômica, principalmente a interação da radiação com a matéria.
Por outro lado, a instalação do acelerador LINAC permitirá ao grupo FNPe participar mais ativamente numa cooperação internacional de produção de núcleos super-pesados e de núcleos exóticos, núcleos fora da linha de estabilidade.
