Étude de la physique du modèle standard des particules élémentaires et au-delà, dans le cadre de l’expérience ATLAS  à hautes énergies au Grand Collisionneur Hadronique (LHC) du CERN. Ce qui comprend la recherche et l’étude de la particule de Higgs, des particules supersymétriques et de toute physique nouvelle se manifestant dans les collisions à hautes énergies produites par le LHC. Étude du champ de radiation produit dans le détecteur ATLAS et de ses caractéristiques spectrales grâce aux détecteurs au silicium à pixels Medipix et Timepix (ATLAS-MPX et ATLAS-TPX). Ces mesures du champ de radiation dans ATLAS au CERN portent sur la détection et l’identification des particules chargées (électrons, positons, protons, anti-protons, pions, kaons, particules alpha et ions plus lourds etc…), des particules neutres (photons, neutrons, pions et kaons neutres,…).  Mesure de la luminosité du collisionneur LHC avec les détecteurs ATLAS-MPX et ATLAS-TPX par la méthode de van der Meer des déplacements des faisceaux.

Mesure de l’efficacité de détection et de reconnaissance des formes de traces des particules dans les détecteurs au silicium à pixels et des détecteurs à semi-conducteur lourd à pixels (GaAs, CdTe) faite avec l’accélérateur tandem du laboratoire R.-J. A. Lévesque de l’Université de Montréal.
Utilisation des détecteurs au silicium à pixels Medipix et Timepix avec des particules chargées, rayon-X et gamma pour des applications en imagerie (exploitation du partage de charge entre pixels) avec des résolutions spatiales au niveau du sous-micron. Mesure avec des détecteurs à pixels des champs de radiations et leurs caractéristiques spectrales dans des expériences en physique médicale  (y compris en hadron-thérapie) et dans l’espace (développement de dosimètres basés sur des détecteurs à pixels pour les missions spatiales et la station spatiale internationale). Étude des dommages par radiation et amélioration de la tenue aux radiations des détecteurs de particules exposés à de hauts niveaux de radiation (flux de neutrons et de photons, en particulier) dans divers accélérateurs de particules couvrant une large gamme d’énergies et dans des réacteurs nucléaires.

Préparation d’un programme  d’améliorations des capacités de détection (en particulier nouvelles générations de détecteurs à pixels) du détecteur ATLAS au LHC du CERN et au LHC amélioré (SLHC) avec de plus hautes énergies de collision et plus grandes luminosités et dans les futurs collisionneurs.

Claude Leroy est professeur de physique et ancien directeur du Groupe de physique des particules au Département de physique de l’Université de Montréal. Il est spécialiste de l’instrumentation et de la physique des particules expérimentale, en particulier des désintégrations rares des muons (électrons lourds) et des pions, de la physique des neutrons et photons, de la collision de hadrons et de l’utilisation de semi-conducteurs dans les expériences de physique des particules. Il collabore avec le Laboratoire TRIUMF, situé au Canada, et participe aux recherches en physique des hautes énergies réalisées au laboratoire du CERN, en Suisse. Le Pr Leroy est membre du conseil d’administration de l’Institut de physique expérimentale et appliquée de l’Université technique tchèque à Prague et de celui du Laboratoire TRIUMF, à Vancouver. Il est membre de la Société Royale du Canada, scientifique adjoint au CERN et professeur honoraire à l’Université nationale du Pérou. Polyglotte, il se passionne pour la culture et l’histoire de la Chine.