颜学庆长期从事离子加速器物理研究，在低能核物理和核技术领域开展系统研究。先后承担国家重点研发计划重大科学仪器设备开发专项和国家自然科学基金创新研究群体等项目。通过提出和证实激光稳相光压加速方法，揭示了超强激光整体推动薄膜和加速离子的物理机制，推动激光离子加速器走向应用；提出和证实临界密度等离子体透镜方法，利用飞秒激光将碳离子加速至580 MeV，打破飞秒驱动碳离子能量加速纪录；提出匹配束流动力学方法，用于多个大科学装置理论设计；建造首台1%能散激光质子加速器装置，成功应用于磁约束聚变、质子照相和粒子辐照等领域，首次利用激光加速质子束实现聚变等离子体芯部极向磁场的实验测量，可发展成为一种独特的二维磁场诊断新方法；研究推动设立怀柔国家科学中心交叉研究平台“北京激光加速创新中心”和教育部“十四五”大科学装置预研项目“北京激光加速器装置”。

在PRL/PRAB/APL等国际权威期刊发表论文百余篇，获授权发明专利10项。获洪堡研究基金（2008）、国家杰出青年科学基金（2010）、北京高校卓越青年科学家项目（2018）资助，入选“万人计划”科技创新领军人才（2016）；获中国核物理学会胡济民教育科学奖（2007）和世界加速器大会Hogil Kim加速器奖（2019，中国大陆首次）等。

此前，物理学院陈佳洱、秦国刚、王恩哥、叶沿林、龚旗煌教授曾获何梁何利基金科学与技术进步奖（2001/08/10/15/16）。

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何梁何利基金设立于1994年，由香港爱国金融实业家何善衡、梁銶琚、何添、利国伟先生共同捐资创建，旨在奖励取得杰出成就和重大创新的中国科技工作者，促进科学技术的发展。设有科学与技术成就奖、科学与技术进步奖和科学与技术创新奖，其中科学与技术进步奖授予在特定学科领域取得重大发明、发现和科技成果者，尤其是在近年内有突出贡献者，按学科领域分设物理学奖、医学奖、药学奖等17类。该基金每年评奖一次，经专业评审组初评和评选委员会终评，最终以无记名投票方式产生获奖人选。