Исследование существенно нелинейных неравновесных физических процессов с элементарными частицами сверхвысоких энергий, происходящих в космологической и астрофизической плазме в условиях экстремально сильных полях гравитации и фундаментальных полей темного сектора материи, реализующихся в ранней Вселенной и компактных астрофизических объектах, в том числе, термоядерных реакций и реакций элементарных частиц сверхвысоких энергий в космологической плазме, неравновесные процессы образования космических структур и реликтовых частиц.