在基础理论研究方面，京都大学（http://school.liuxue360.com/jp/kyoto-u/）更是走在日本各大学的前头，影响最大的是以汤川秀树为首任所长发展至今的基础物理研究所，现已成为世界基础物理理论研究的中心之一，研究领域包罗了天体物理、基本粒子、原子核、宇宙、统计物理、物性等诸多方面。汤川因基本粒子的中子物理研究于1949年获得了日本个诺贝尔奖。现今，每年一次的汤川国际讨论会吸引了世界各国的科学家来京大交流、讨论理论研究的进展。“汤川财团”奖学金向国外招募长期或短期研究人员来京大进行合作研究。
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