進入50年代以來，物理學的研究內容發生了明顯的變化。尤其在核物理學方麵，由於實驗數據的長期大量的積累，無論質和量都有了空前的發展。此時物理學最令人感興趣的問陋都集中在基本粒子的研究上，因為物理學中許多最根本且具有普通意義的問題都有與基本粒子有關。而在基本粒子研究中發現的形形式式的“奇異粒子”尤為引人注目。一般說來，普通物質都是由質子、中子、電子所組成。但是當普通物質被高能量質子撞擊的時候，撞擊的“碎片”中就會產生出“奇異粒子”。在許多的“奇異粒子”中，最引起科學家興趣的乃是被命名為θ和t的兩種粒子，θ和t這兩種粒子裔是經由宇宙射線撞擊一般物質，或者加速器中高能量粒子撞擊普通物質的“碎片”中產生的。它們存在的生命期很短，會很快地轉變成其他生命期較長的粒子，這種轉變現象在物理學上叫“衰變”。 θ粒子的衰變會產生出兩個π介子，而t粒子衰變則產生出三個π介子。經測量θ和t粒子有著相同的質量和生命期，似屬同一個粒子。然而當物理學家達利茲利用當時普遍被接受的物理定律去分析時，卻又得出θ和t粒子不可能是同一個粒子。“一個相同的粒子卻產生兩種不同的衰變模式‘’這以當時物理的理論是說不通的。這一難題極大地困擾著科學家們，他們將之稱為”θ一t“之謎。在”θ一t“之謎麵前，當時許多物理學家總想在不違背”宇稱守恆定律“的前提下來尋求解決辦法，所謂宇稱，就是基本粒子和原子核所具有的一種量子化的特性，它描述的是波函數衣所有空間坐標同時變 換下的對稱性。然而，科學家們在這方麵所做的種種努力都失敗了。是不是”宇稱守恆定律“不適於弱相互作用呢？當時正在從事這一課題研究的兩位華裔科學家楊振寧和李政道發出了這樣的疑問，他倆決定從弱相互作用人手來檢驗”宇稱守恆定律“。但是楊李在弱相互作用方麵並不內行，而吳健雄在此前研究並取得突出成就的β衰變正是一種重要的弱相互作用。於是，他倆找到吳健雄求助，在吳健雄的指導下，他倆發現計算β衰變的結果和宇稱不守恆沒有一點關係，並完成了《對相互作用中宇稱守恆的質疑》論文，發表於美國物理最權威期刊《物理評論》上。盡管楊李對”θ一t“之謎提出了質疑，但如果沒有確鑿的實驗證明，這個理論仍然不能得到科學界的肯定。事實上，楊李這篇論文隻為解決”θ一t“之謎提供了一個可能方向，他倆也並沒有因此否定”宇稱不守恆“。對此，楊振寧後來說：”在那個時候，我並沒有把寶在宇稱不守恆上，李政道也沒有，我也不知道有任何人押寶在 稱不守恆上。“然而，吳健雄憑著對這方麵專深的知識看到了”宇稱守恆定律“的極大可疑性。她決定以自己的實驗來進一步驗證這一結果。這可是核子物理實驗中從未有過挑戰，它將麵臨兩個巨大的難題：一是要使一個非常薄的放射源能夠保持其原子核極化狀態。二是為得到足夠的統計數據必須使這個放射源在較長時間裏處於原子核極化狀態。為解決這兩個難題，吳健雄憑自己在這方麵深厚的知識選擇了每秒鍾能放射出上萬個電子的鈷60作為放射源。起初吳健雄實驗組做成了幾個放射源晶體，並將其放人美國國家標準局實驗室一個超低溫庫中，但發現放射源極化隻能維持幾秒鍾，根本無法進行觀測。此中原因主要是由於放射源輻射產生熱量使溫度升高所引起的。為解決這個問題，必須將帶放射源的小晶體放在一個大的晶體內以阻隔溫度的上升。然而，到那兒去弄那麽大的晶體呢？吳健雄從半個世紀前德國出版的一本有關晶體內容的書籍中找到了生長晶體方法。在哥大普平物理實驗大樓地下實驗室裏，吳健雄和同事們最初雖也獲得了幾顆小晶體，但怎麽也生產不出大晶體來。正當她為此焦慮不安時，一個偶然的發現使這個問題得到了解決。一天晚上，一位研究生迴家做飯時無意之中將帶迴家的一隻裝有製造晶體所用化學物的玻璃燒杯放在爐台上。第二天早上，她意外地發現在玻璃燒杯中長出了一塊1公分左右的透明剔亮晶體。原來由於爐台所特有的均溫使得燒杯中融洽人了大量的晶體化學成分。吳健雄獲知此事喜出望外，她由此想出利用燈光加熱並且讓晶體均勻冷卻的辦法來製作大晶體。在經過3個星期的努力之後，她獲得了10個足夠大的完美的單晶。她帶著這些像鑽石一樣美麗的晶體迴到華盛頓後立即投入了緊張的實驗工作。12月中旬，吳健雄終於得到了她想要得到的效應；實驗數據真正顯現了衰變的宇稱不守恆效應。1月9日清晨兩點，當吳健雄與4個同事們完成了進行實驗查證的最後一個環節時，每個人的臉上都顯現出難以控製的激動：他們知道，物理科學史上一個偉大的時刻到來了。一位同事拿出一瓶1949年產的法國紅葡萄酒以示慶賀。1957年1月15日，哥倫比亞大學學為這項新發現舉行了一個記者招待會。2月15日，吳健雄等人的實驗報告論文在權威雜誌《物理評論》上全文發表了。第二天，《紐約報》在頭版以”物理的基本觀念宇稱已經由實驗而推翻“報道了這件在科學史上具有重大意義的發現。報道中稱：”就某種特定的意義來說，一個完整的理論架構，可以說已經由基礎上動搖了，而我們並不清楚，這些破碎的東西會如何地組合起來的。“1月17日，《紐約時報》又以”表象為真實“為題發表社論稱：”這項宇稱不守恆的發現，被認為已經為建立一個有關組成物質宇宙基本構成物的完整理論，移去了一個主要的路障。理論聯係實際會是什麽樣子，也許還要花上20年時間，但是物理學家現在很有信心地認為他們終於找到了一條走出 ‘宇宙叢林’的道路。“其他報刊雜誌也爭相對此事作了報道。英劍橋大學教授、在人類發現原子核分裂科學實驗中有重大貢獻的物理學家費米在一次演講中說：”宇稱是不守恆的這樣一句令人難解的話語，像新的福音一樣傳遍了全世界。“事實上，吳健雄的實驗意義已遠遠超出了它的本身，正像科學家們預言的那樣，吳健雄的這一成果給物理學帶來了一係列的衝擊，她的”宇稱不守恆“實驗結果也證明了在放射性衰變弱相互作用中電荷共軛也是不守恆的，同時，被科學界懷疑的中微子的二分量理論也由於她的這一實驗而得以證實，真可謂”一石三鳥“。繼吳健雄實驗之後，很快又有不少工作者證實宇稱不守恆不僅存在於β衰變過程中，而且也存在其他許多弱相互作用中，所有這些實驗都支持了李、楊關於弱相互作用中宇稱不守恆的學說，大大深化了人們對於物質世界本質的認識。李楊的學說正是由於吳健雄的實驗證實而獲得了諾貝爾物理學獎。從楊振寧、李政道對宇稱不守恆的懷疑到吳健雄對這個懷疑的證實，中國的科學家們以他們的傑出智慧和才能為祖國爭得了榮譽。著名物理學家塞格瑞在他的日記中這樣寫道：”這三位中國物理學家的成就顯現出，如果中國這個偉大的國家恢複其作為一個世界文明領導者的曆史角色之後，可能對物理作出的貢獻將會像早期歐洲旅行者目擊當時中國的光輝文明同樣地令人驚訝不已。“
吳健雄“宇稱不守恆”實驗成功以後，世界各地的科學家都奔往她的實驗室重複這個實驗，並以各種方式向吳健雄表示祝賀。然而，在讚揚麵前，吳健雄卻顯得很平靜。她說：“這件事給我們一個教訓，就是永遠不要把所謂‘不驗自明’的定律視為必然的。”吳健雄以她的嚴肅的科學態度和謙虛的胸懷贏得了世界各國科學家的信賴。在一些科學會議上，人們常會對實驗結果提出疑問，但是對她進行的測定卻從不懷疑。許多科學家提出新的理論以後都希望她以實驗證明其正確與否。1959年，在一次物理學會議上，加利福尼亞理學院的基爾曼把她“逼”到一個角落，懇求吳健雄博士試驗他和費曼提出的“向量流不滅定理”。在此之前，美國伯克利研究所等機構的科學家都曾對此進行了實驗，但都以失敗告終。然而，基爾曼卻並不死心，他幾乎把最後希望都寄托在了吳健雄身上。最終吳健雄沒有令他失望。1962年吳健雄以精確的實驗證明了“向量流不滅原理”核子物理學家庫斯大林克博士在評論吳健雄這些成功實驗時說：“這些極精確的試驗提供出確鑿證明了核子物理學的一項極重要的新原理。這些實驗設計進行得極好並產生出極有意義的發現。”
吳健雄“宇稱不守恆”實驗成功以後，世界各地的科學家都奔往她的實驗室重複這個實驗，並以各種方式向吳健雄表示祝賀。然而，在讚揚麵前，吳健雄卻顯得很平靜。她說：“這件事給我們一個教訓，就是永遠不要把所謂‘不驗自明’的定律視為必然的。”吳健雄以她的嚴肅的科學態度和謙虛的胸懷贏得了世界各國科學家的信賴。在一些科學會議上，人們常會對實驗結果提出疑問，但是對她進行的測定卻從不懷疑。許多科學家提出新的理論以後都希望她以實驗證明其正確與否。1959年，在一次物理學會議上，加利福尼亞理學院的基爾曼把她“逼”到一個角落，懇求吳健雄博士試驗他和費曼提出的“向量流不滅定理”。在此之前，美國伯克利研究所等機構的科學家都曾對此進行了實驗，但都以失敗告終。然而，基爾曼卻並不死心，他幾乎把最後希望都寄托在了吳健雄身上。最終吳健雄沒有令他失望。1962年吳健雄以精確的實驗證明了“向量流不滅原理”核子物理學家庫斯大林克博士在評論吳健雄這些成功實驗時說：“這些極精確的試驗提供出確鑿證明了核子物理學的一項極重要的新原理。這些實驗設計進行得極好並產生出極有意義的發現。”