到目前為止,他在學(xué)術(shù)上的主要貢獻(xiàn)有:(1)反氘核的發(fā)現(xiàn);(2)25年來進(jìn)行了一系列檢驗量子電動力學(xué)的實驗,表明電子、μ子和τ子是半徑小于10-16厘米的點(diǎn)粒子;(3)精確研究矢量介子的實驗;(4)研究光生矢量介子,證實了光子與矢量介子的相似性;(5)J粒子的發(fā)現(xiàn);(6)μ子對產(chǎn)生的研究;(7)膠子噴注的發(fā)現(xiàn);(8)膠子物理的系統(tǒng)研究;(9)μ子電荷不對稱性的精確測量,首次表明標(biāo)準(zhǔn)電弱模型的正確性;(10)在標(biāo)準(zhǔn)模型框架內(nèi),證實了宇宙中只存在三代中微子。
丁肇中么能獲得諾貝爾物理學(xué)獎是因為在1972年夏,丁肇中實驗組利用美國布魯克海文國家實驗室的3.3×1010eV質(zhì)子加速器尋找質(zhì)量在(1.5~5.5)×109eV之間的長壽命中性粒子。1974年,他們發(fā)現(xiàn)了一個質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量3倍(質(zhì)量為3.1×109eV)的長壽命中性粒子。在公開發(fā)表這個發(fā)現(xiàn)時,丁肇中把這個新粒子取名為J粒子,“J”和“丁”字形相近,寓意這是中國人發(fā)現(xiàn)的粒子。與此同時,美國人B.里希特也發(fā)現(xiàn)了這種粒子,并取名為ψ粒子。后來(1975)人們就把這種粒子叫作J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性質(zhì),其壽命值比預(yù)料值大5000倍;這表明它有新的內(nèi)部結(jié)構(gòu),不能用當(dāng)時已知的3種味的夸克來解釋,而需要引進(jìn)第四種夸克即粲夸克來解釋。J/ψ粒子的發(fā)現(xiàn)大大推動了粒子物理學(xué)的發(fā)展。為此丁肇中和里希特共同獲得1976年諾貝爾物理獎。