1974 年 11 月，一個震撼世界物理學界，特別是高能物理學界的訊息像旋風一樣迅速地傳開了。丁肇中領導的實驗小組發現了“J”粒子。1976年丁肇中繼李政道，楊振寧之後，成為獲得諾貝爾物理獎的第三位美籍華人科學家。國際科技界稱讚他是現代最具有實驗能力，最善於觀察現象的實驗物理學家。
最浪費不起的是時間
丁肇中的祖籍是山東省日照縣。父親丁觀海、母親王雋英皆任教於大學。1936 年丁觀海和已有身孕的妻子王雋英到美國進行學術訪問時，王雋英意外早產。這個提前來到人間的嬰兒，就是丁肇中。
1937 年 7 月，日本帝國主義發動了對中國的全面侵略戰爭。祖國遭蹂躪，人民受苦難，幼小的丁肇中跟著父母也開始了流浪的生活。他童年時期的學習也因此時斷時續，很不穩定。由於父母都是大學教授，經常有許多學者到家中聚會，討論問題。每當這個時候，他都搬個小凳坐在大人旁邊，睜著圓圓的大眼睛認真聽，從小就表現出強烈的求知慾和對科學的濃厚興趣。
1948 年冬，丁肇中開始接受正規教育。受家庭的影響，他對學習一絲不苟，讀書專心致志，遇到疑難問題，便找遍書本，務必得到答案才肯罷休。一次物理老師出了一道思考題，很多同學想了想覺得很難就放棄了，等著老師講解，丁肇中不是這樣，他吃飯想、走路想，別的同學都出去活動了，只有他還對著那道題苦苦思索，一個小時過去了，兩個小時過去了……終於想到了解決問題的方法，他馬上跑到圖書館查詢資料驗證自己的方法是否正確，直到確認自己的解題方法沒有錯誤，他才滿意而去。課堂上他聚精會神地聽課，不論對自己的答案有沒有把握，他總是第一個舉手回答老師的提問。課後和同學們討論問題時，往往要辯論到“甚解”才肯罷休。他的課餘時間大部分是在圖書館度過的，很少與同學一起打球、看電影。他認為“最浪費不起的是時間”。
由於丁肇中勤奮刻苦，各門功課成績優良，尤其突出的是數理化，這為他實現終身的奮鬥目標打下了紮實的基礎。
一定要成為那一行的佼佼者
中學畢業後，丁肇中被保送臺灣成功大學，但他一心向往的是進臺灣大學攻讀，報考後名落孫山，最後還是回到成功大學。他沒有灰心，認識到這次的失敗並不代表前程的失敗，因而更加勤奮，更加踏實地學習。大學第一個暑假，丁肇中的心情很不平靜，他反覆思索著自己的前程，開始不安心於學機械工程，物理學的廣闊天地令他心馳神往。他讀了不少有關科學家生平事蹟的書，法拉第的艱苦奮鬥精神鼓舞著他，他決定把自己的一生獻給物理學。
丁肇中的父親深知，機械工程學好學壞都有飯吃，物理學卻需要上等人才，要有極好的天賦，才能立足於世界。但當他看到兒子的堅毅自信時，便毅然表示支援。母親也鼓勵他：“你要記住一點，不管你學哪一行，你一定要成為那一行的佼佼者。”父母的大力支援，為他轉修物理學增加了動力。不久，他的父親在密執安大學的師友，密執安大學工學院院長布朗教授到臺灣訪問，答應為丁肇中去美國唸書提供條件。丁肇中聽了，高興萬分，雖然他知道自己的前途就像奔流的溪水一樣，愈往前走，愈是廣闊，而廣闊之中又有一種大海茫茫的感覺，但是他不畏艱難，憑著堅定的信念和頑強的毅力大步前進，他深信：“只要把穩舵，海闊天空任我遨遊的日子是會來臨的。”
1956 年 9 月，丁肇中依依不捨地告別了父母赴美國學習。下了飛機，他望著異國的城市，攥著僅有的一百美元，咬緊牙關開始了在密執安大學的艱苦學習。除了上課、做實驗，課下他還要掙錢維持生活，不久便以優異的成績獲得了獎學金。經過三年的努力，丁肇中獲得了數學和物理學碩士學位。在這樣短的時間裡，取得兩個學位，這在密執安大學是極為少見的，教授和同學們都非常欽佩他。
在大學期間，丁肇中能打破書本的侷限去理解物理現象。他認為“作為一個科學家，最重要的是不斷探尋教科書之外的事物。”丁肇中又在密執安大學物理研究所攻讀了兩年，提前獲得博士學位。他本來想成為一個理論物理學家，但有兩件事促使他改變了自己的志向。一件是在研究所中，他虛心向烏倫伯克·凱斯等學識淵博的名教授請教，他們都非常喜歡這個勤奮的中國學生。烏倫伯克教授告訴他：做一個實驗家比理論家有用。另一件是進研究所的第一個夏天，有兩位教授正在進行一項暑期實驗工作，缺少一名助手，丁肇中應邀參加了實驗。從此，他與實驗物理結下了不解之緣。
躋身於著名物理學者的行列
丁肇中獲得博士學位後，許多學校和科研部門爭相聘請他去工作。他選擇了哥倫比亞大學尼文斯實驗室。在努力鑽研兩年以後，他發現了重氫分離子，第一次獲得自己的實驗成果。
1963 年，丁肇中前往日內瓦歐洲核子研究中心工作。與可可尼教授共事。可可尼教授分析問題清晰簡明的方式，選擇研究課題的敏銳洞察力使丁肇中深受啟發。一年後，他又回到哥倫比亞大學。這時哥倫比亞大學人才濟濟，充滿了挑戰，這更激勵了丁肇中的奮發精神。他虛心好學，善於從別人的經驗和成果中吸取營養，加上他敢於質疑，善於分析，富於革新創造，從而形成了自己獨特的研究風格。他參加了一流物理學家李昂·黎德曼主持的實驗組，發現了“抗氫同位素”，在物理學界初露鋒芒，這件事對他今後從事實驗工作有很大影響。
1966 年 3 月，劍橋大學的一次實驗，似乎揭示了違反量子電動力學的反常現象，引起了各方的矚目。丁肇中對此非常感興趣，決定研究這個明顯的反常現象。他仔細制訂了計劃，準備詳細地加以複查。黎德曼教授得知丁肇中的這一行動後極為驚訝。因為丁肇中從沒有研究過這個課題，既沒有經驗，又缺乏裝置，實驗難以成功。面對權威人士的否定和大家懷疑的眼神，丁肇中又一次以驚人的毅力完成了實驗。他僅僅用了半年時間就證實了量子電動力學的正確無誤，澄清了從前未能澄清的問題。丁肇中因而在國際實驗物理學界取得一席之地。
發現“J”粒子
丁肇中以上述實驗為基礎，又透過一系列有關的實驗，系統地研究了光子的特性和尋找重光子類粒子，對核子內部的光的特性和原子內部的電磁性有了更深刻的理解。為了尋找與光子類似的各種長壽粒子，丁肇中採用了高能光子衝擊核子的方法，同時親自設計了一個具有極精細的質量分辨能力的探測器進行實驗。由於這種探測器技術複雜且造價昂貴，他也曾遭到非難，但他一向是基於自己對事物的理解憑自己的判斷去做自己認為重要的實驗。不論反對意見多麼強大，他始終堅持不懈地探索著自己的科學觀點。
為了發現新的粒子，丁肇中不辭辛勞，風塵僕僕地奔波於歐美的三個大型實驗室之間。這不僅表現出一個科學研究工作者的非凡組織才能和傑出的領導藝術，也證明了他是一個極為執著的出色科學家。
丁肇中的工作重心在紐約布魯克文研究所。他夜以繼日地用一部三百億電子伏特質子加速器尋找新的粒子。一踏進實驗室常常忘記了時間。1974年8月，在高能加速器的質子碰撞實驗中，他終於發現了一個新的粒子，即“J”粒子。“J”粒子是原子核中已發現的幾百種粒子中重量最大、壽命最長的一種，“它的壽命比其他粒子長一萬倍”。為了慎重起見。他沒有馬上宣佈這一新發現，又經過兩個月的無數次實驗，反覆核實，最後證實確鑿無誤，才於1974年11月向全世界宣佈這一偉大的發現。與此同時，美國加州斯坦福大學的裡希特教授用不同的方法也發現了此粒子。
“J”粒子的發現，轟動了沉寂十多年的高能物理學界。它是基本粒子科學的重大突破。為人類開拓了宇宙未知的領域。這是近數十年來高能物理學界最重大的發現。丁肇中和裡希特共同獲得了 1976 年諾貝爾物理學獎金。1977年丁肇中被選為美國國家科學院院士，這是美國科學家所能獲得的最高榮譽。
丁肇中教授在榮譽面前沒有止步，而是更勤奮地繼續攀登新的科學高峰。他為什麼這樣無休止地工作呢？他的回答是：“我完全靠工作來激發充沛的精力，工作就是我的興趣，興趣使我不會疲倦。”1979 年丁肇中教授領導的研究小組又找到了膠子，這是量子色動理論的一個重要證明。1985年下半年，他在日內瓦主持建造一個碩大的無棚實驗場，準備進行前所未有的龐大實驗。他要模擬天地初開的那一剎那：宇宙爆炸，星際間佈滿熾熱星塵，研究那一刻的物質結構變化和物質間的相互作用。
關心祖國的科學發展
丁肇中雖然入了美國籍，但他深深地知道他的根在中國。為了祖國高能物理的發展，他不辭辛勞，遠涉重洋，多次來大陸從事學術交流和參觀訪問，介紹國際高能物理的發展，努力促進國際物理學界同中國物理學家合作。在他親自指導和無微不至地關懷下，從事研究的中國科學工作者有的已經在歐美獲得了博士學位。他不僅為中國培養了一批實驗物理的科研人才，而且還熱心為祖國培養實驗物理的研究生而努力奔波。現在他受聘出任中國科技大學名譽教授。丁肇中說：“四千年以來中國在人類自然發展史上有過很多重要貢獻，今後一定能做出更大的貢獻。我希望在自己能工作的時間內，為中國培養更多的人才。