Работает в ИЯИ РАН с 1975 года, с 2012 года — в должности заведующего Отделом физики высоких энергий. Основным направлением деятельности является разработка и создание детекторов элементарных частиц, проведение исследований в области физики высоких энергий. Научные интересы связаны с изучением фундаментальных СР- и Т-симметрий, поиском редких каонных распадов, исследованием свойств нейтрино в ускорительных экспериментах с длинной базой. Является автором более 300 научных публикаций.

Руководит российской группой ученых в составе международного нейтринного эксперимента с длинной базой Т2К в Японии, целью которого являются поиск перехода мюонных нейтрино в электронные нейтрино и измерение соответствующего угла смешивания, подтверждение перехода мюонного нейтрино в тау нейтрино, а также определение иерархии масс нейтрино и поиск СР-нарушения в лептонном секторе, что позволит изучать физику вне рамок Стандартной Модели. Фундаментальные результаты, которые будут полученные в этом эксперименте, важны для понимания природы массы нейтрино, для решения проблемы кварк-лептонного объединения, лептогенезиса, а также роли нейтрино в возникновении барионной асимметрии Вселенной. Его группой было развито передовое направление в экспериментальной технике детектирования сцинтилляционного света, основанное на использовании фотосенсоров нового типа, микропиксельных лавинных фотодиодов, работающих в ограниченном гейгеровском режиме, а также разработан уникальный сегментированный ближний нейтринный детектор для эксперимента Т2К и проекта ГиперКамимоканде

Профессор, читает лекции в МИФИ и МФТИ, автор учебника для студентов и аспирантов «Основы экспериментальной физики элементарных частиц» (2007), подготовил ряд высококвалифицированных ученых и специалистов.