Фундаментальные исследования в области физики высоких энергий всегда были тесно связаны с работами по освоению атомной энергии. Поэтому И.В. Курчатов – руководитель Лаборатории № 2, стоявшей у истоков советского атомного проекта, – всячески способствовал исследованиям на ускорителях и развивал их.
В конце 1950-х годов возникла необходимость выделить направление физики ускорителей на отдельную площадку. И.В. Курчатов был одним из тех, кто активно поддержал идею сооружения под Серпуховом протонного суперускорителя на энергию 70 ГэВ, предназначенного для физических исследований.
15 ноября 1963 г. Государственным комитетом по использованию атомной энергии СССР была организована работа Института физики высоких энергий как самостоятельного института для ускорения сооружения кольцевого ускорителя протонов на энергию 70 млрд. электронвольт и подготовки к проведению на нем научно-исследовательских работ.
Введенный в эксплуатацию в 1967 г. в Протвине крупнейший ускоритель своего времени У-70 до сих пор остается самым высокоэнергетичным ускорителем России. На протвинских ускорителях советские физики совершили множество фундаментальных открытий, в том числе изобрели принцип фокусировки пучка квадрупольным высокочастотным полем, который позволяет удержать и ускорять пучок заряженных частиц с помощью относительно небольших ускоряющих резонаторов. Работающие на этом принципе устройства используются во всех ускорительных центрах мира, использующих ионные и протонные пучки.
Также Институт широко известен своим УНК – ускорительно-накопительным комплексом протонов, для которого в советское время рядом с Протвино построили 21-километровый тоннель. Он должен был стать крупнейшим в мире ускорителем и накопителем встречных пучков протонов, конкурируя с аналогичными проектами в Европе и США. В 1994 году, когда кольцо было завершено, изготовлена часть оборудования, стройку заморозили. Опыт ученых, инженеров, участвовавших в сооружении "советского коллайдера" в Протвине, оказался впоследствии очень востребованным при создании Большого адронного коллайдера (БАК) в CERN.
В 2012 г. ИФВЭ вошел в состав Национального исследовательского центра "Курчатовский институт". В рамках Программы совместной деятельности НИЦ "Курчатовский институт" – ИФВЭ институт координирует фундаментальные и прикладные исследования с использованием протонов.
Сегодня в НИЦ КИ – ИФВЭ активно развиваются новые направления работы. Одно из них — установка для радиобиологии и лечения онкологии ускоренными ядрами углерода. Проектируют и осваивают оборудование для экспериментального лечения людей совместно с Медицинским радиологическим научным центром в Обнинске.
Не останавливаются и фундаментальные исследования. Одно из таких направлений — изучение редких распадов каонов на эксперименте "Ока". С его помощью физики надеются проверить существование отклонений от Стандартной модели и найти признаки новой физики. В этой нише Протвино конкурирует с ЦЕРН. Успешно ведутся экспериментальные работы и по другим направлениям современной физики элементарных частиц.
Направление работ и исследований на будущее – сооружение синхротрона нового поколения ИССИ-4.
Это будет, в первую очередь, — мощнейший инструмент для решения прикладных и фундаментальных задач. С его помощью изучают строение молекул живой и неживой материи, что востребовано в самых разных областях: от медицины, биологии, материаловедения до изучения предметов культурного наследия.