Hij is gespecialiseerd in kern-, deeltjes- en astrodeeltjes fysica en is het hoofd van het Nederlandse onderzoek naar zwaartekrachtsgolven aan het Nationaal instituut voor subatomaire fysica Nikhef. Van den Brand coördineert alle Nederlandse activiteiten van de zwaartekrachtgolvendetector Virgo in Italië. Daarnaast levert hij een substantiële bijdrage aan 'Einstein Telescope'. Deze telescoop voor de detectie en de studie van zwaartekrachtsgolven bevindt zich nog in het ontwikkelingsstadium.

Van den Brand was post-doctoraal onderzoeker aan het Massachusetts Institute of Technology en behaalde zijn PhD in de natuurkunde aan de Universiteit van Amsterdam.