到芝加哥大學(xué)后,楊振寧迅速嶄露頭角。斯坦伯格在《從π介子到夸克》一書中寫道:“給人印象最深的是‘學(xué)生老師’楊振寧,他來自戰(zhàn)時困境中的中國,雖然只有24歲,可是已經(jīng)熟悉了全部的近代物理?!?948年6月,楊振寧順利通過博士論文答辯,獲得了物理學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。
1949年至1966年,楊振寧在普林斯頓高等研究院工作了17年,迎來了他的學(xué)術(shù)黃金期。1954年,他與米爾斯合作提出了“楊-米爾斯規(guī)范理論”,這項(xiàng)工作足以和牛頓、麥克斯韋以及愛因斯坦的工作相提并論。1956年,楊振寧與李政道合作提出在弱相互作用中宇稱不守恒的理論。1957年,楊振寧實(shí)現(xiàn)了年少時的目標(biāo),與李政道共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。
楊振寧在頒獎典禮上致辭時提到自己的中國血統(tǒng)和背景,并表示自己已獻(xiàn)身于現(xiàn)代科學(xué),將竭誠工作,為之繼續(xù)奮斗。諾貝爾物理學(xué)獎的獲得讓全球華人為之振奮,楊振寧的父親楊武之更是興奮極了,多次告訴楊振寧的弟弟妹妹,不要小看中國人在世界上第一次獲得諾貝爾獎的深遠(yuǎn)意義。楊振寧認(rèn)為,幫助改變中國人自卑感,增強(qiáng)自信心是他一生最重要的貢獻(xiàn)。