大科学装置为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段，是科学突破的重要保障。当前，世界科技发展正在发生或孕育一系列革命性突破，形成新的科技竞争态势，我国在物质结构研究领域拥有的一批具有国际竞争力的大科学装置，是我国应对新的国际科技竞争的宝贵资源。这些大科学装置及依托其开展的科学研究长期处于国际前沿的位置，如北京正负电子对撞机上的τ-粲物理实验研究、合肥全超导托卡马克装置上的磁约束聚变实验研究等。近年来，在大亚湾中微子振荡、奇异强子态物质和结构生物学研究等重大科学前沿取得了若干有重大影响的科学成果。为充分发挥我国大科学装置的优势、凝聚全国相关科技力量协同攻关、促进重大成果产出，国家组织实施大科学装置前沿研究重点专项。
该专项指南编写组成员介绍道，大科学装置前沿研究重点专项主要支持基于我国在物质结构研究领域的两类大科学装置开展前沿研究：一是粒子物理、核物理、聚变物理和天文学等领域的专用大科学装置，支持开展探索物质世界的结构及其相互作用规律等的重大前沿研究；二是为多学科交叉前沿的物质结构研究提供先进研究手段的平台型装置，如先进光源、先进中子源、强磁场装置、强激光装置、大型风洞等，支持先进实验技术、实验方法的研究和实现，提升对相关领域前沿研究的支撑能力。
专项部署以下研究任务：1. 依托北京正负电子对撞机等，开展希格斯粒子特性和超出标准模型的新物理、奇异物质的寻找和强相互作用的本质、中微子属性、宇宙线的本质、暗物质直接探测等研究。
2. 依托兰州重离子装置，开展极端条件下原子核和核物质的性质、宇宙形成和演化中的关键核过程、高电荷态离子非平衡动力学时空演化等研究。
3. 依托合肥全超导托卡马克装置，开展受控磁约束聚变稳态燃烧相关科学问题以及适合ITER高性能等离子体运行模式的研究。
4. 依托郭守敬望远镜，及即将建成的500米口径球面射电望远镜等，围绕星系组分、结构和物质循环；脉冲星、中性氢和恒星形成；太阳大气结构、磁流体动力学过程和爆发活动开展观测研究。
5. 依托同步辐射光源、散裂中子源等大型研究平台，开展多自由度多尺度复杂体系、高温高压高密度极端物理、复杂湍流机理等前沿研究。
6. 加强平台型装置实验技术和实验方法的研究和实现，大力增强对材料、能源、环境、健康等领域研究的支撑能力。
根据上述任务的需要，部署提升现有装置性能和实验支撑能力的先进技术的研究和实现。开展若干下一代大科学装置的关键技术预研。