在不屈不挠的科学探索中，他饱尝了失败的滋味，受到非议和指责，又经受了病魔的打击。这些构筑了他攀登物理高峰的阶梯，在沿着这些阶梯的攀登中，离峰顶上那颗闪亮的明珠还远吗？
1．在国际物理学学术会议上的演说
1967年夏天，国际物理学学术会议在斯坦福大学召开，参加会议的都是各国物理学界的知名人士，会议的宗旨是探讨世界物理学的发展方向。各国物理学家聚在一起，通过这次大会，交流最新物理学研究成果，对各种不同学术思想展开自由争论。通过争论，使各国物理学家修正自己的研究计划，使自己的研究更接近于物理学研究的前沿阵地。总之，这是一次重要的世界物理学学术会议。
这时，丁肇中在哥伦比亚大学担任助理教授，他已在世界有影响的物理学刊物上发表数篇研究论文，如：《2．1与8．9GeV／c间P＋P？π＋d反应的晃动横截面》（1964年《物理杂志》）；
《非弹性质子一质子散射和核子同量异位素的生产》（1964年《物理杂志》）；《声火花室的发展及应用》（1966年欧洲原子核研究委员会报告）；……
这些论文，在世界物理学界引起广泛的注意。同时，他在西欧核子研究中心和柯可尼教授那里的研究实验，特别是最近在西德汉堡加速器研究中心做的实验，维护了量子电动力学理论的权威地位，使他在物理学界脱颖而出，成为新秀。
国际物理学术会议向丁肇中发出了特别邀请，请他作专题演讲。
这是一项特别的荣誉，丁肇中欣然接受了邀请，他认为这是一次和世界各国优秀物理学家切磋的好机会，可以为自己今后的实验研究开阔视野，拓宽道路。他在做了充分的准备后，信心十足地飞往斯坦福，去参加会议。
斯坦福大学的礼堂里坐满了从各国来的科学家，主席台上坐着国际物理学会的负责人、诺贝尔奖金获得者、世界名流学者。
丁肇中精神抖擞地走上讲台，开始发表演讲。他穿着笔挺的西装，打着领带，头发梳理得整整齐齐。身材高大魁梧的他，高昂着大脑袋，站在讲台上，面对众多的物理学界知名人士，毫不胆怯。他有条不紊，侃侃而谈。他讲述了自己多年来从事物理实验研究取得的成就和一些体会，展望今后物理学研究的发展，发表了自己的见解。
台下不时响起一阵阵热烈的掌声。与会者为他取得的成就而叫好，为他的真知灼见而鼓舞，也对这个年轻人的未来寄予了厚望。
会后，美国各大学纷纷向他招手，延聘他去任教和做科研工作。
哈佛大学给丁肇中寄来了聘书，随时欢迎他去接受高薪聘请；斯坦福大学表示愿意留下丁肇中，给他丰厚的待遇；
耶鲁大学向他伸手召唤，请他前往；
哥伦比亚大学则愿意留下他，提前晋升他的职称……
丁肇中面对雪片般飞来的聘书，他为难了。他要考虑去哪里对他的发展更为有利，带着这个问题，他又飞回了西德汉堡加速器研究中心继续他的科研课题。
一个晴朗的中午，丁肇中接待了来自麻省理工学院的访问者———物理大师维斯考夫教授。这位教授带着学院的委托，亲自飞到研究中心访问。他参观了丁肇中的实验室，亲眼观看了丁肇中实验组的工作情况，他和丁肇中讨论了物理学中的一些问题。他对丁肇中推崇备至，力邀丁肇中去麻省理工学院工作，先聘他为副教授，许诺两年后晋升为教授，让他独立组织一个科学实验组，进行研究工作。
丁肇中心动了。职称的高低，待遇的厚薄，他倒不在乎，他看中的是让他独立组织一个实验组。这样，他就可以把在西德汉堡加速器研究中心建立的实验小组保存下来。这个实验组成员是经他挑选的又经过锻炼的一大批年轻实验工作者，他和他们建立了良好的合作关系。他决定去麻省理工学院。
2．非议和指责
从丁肇中来美国求学开始，他就对探索新的基本粒子产生了兴趣。
1957年夏天，他来美留学的第二年，在纽约的暑假班学习时，得到了一本《原子光谱和原子结构》的书，这是一本利用量子电动力学理论研究光量子概念在原子物理学中所起作用的最新著作，他如获至宝，在暑假中看完了它，并做了大量的读书笔记，这个假期他的收获很大。
1958年圣诞节前夕，丁肇中收到了父亲丁观海从中国给他寄去的圣诞礼物，是一本苏联学者阿克西泽和贝勒斯特斯基合著的英译本《量子电动力学》。
这真是一份最好的圣诞礼物！丁肇中在密歇根大学毕业前夕，如饥似渴地阅读了这本著作，他把其中的一些重要公式，自己又逐个重新作了推导。
这本书使他受益很大。丁肇中谈到这段经历时说：“大学毕业前夕，我收到父亲送我的圣诞礼物：阿克西泽和贝勒斯特斯基合著的《量子电动力学》一书的英译本。在密歇根学习期间我仔细研究了这本书，并自己算出了书中的某些公式。后来我在哥伦比亚大学任教的年代里，我饶有兴趣地读了马丁·佩尔的一篇论文。他指出高能电子加速器在短距离上对量子电动力学所做的各种检验的含义。”
丁肇中站在巨人的肩膀上，看得更远，他要在物理学领域里发现没有被发现的世界，他要开垦未知领域里那些新粒子的处女地。
1966年至1970年，是丁肇中最为辛苦的5年。5年中，他在寻找新粒子的浩瀚荒芜的土地上辛勤耕耘，而没有任何收获；他在探索物理新领域的道路上辛勤跋涉，还看不到那遥远的尽头。
这期间，他在美国和西德建立了两个科学实验小组，他在这两个小组之间往返奔波。他和同事们制定周密的实验计划，忙着设计制造新的实验设备，进行一次又一次的实验。但得到的却是一次又一次的失败。
在失败面前，他们表现出了极大的毅力和勇气，丁肇中和同事们分析失败的原因，修改实验计划，制造并完善实验的设备，又投入到新的实验之中。
丁肇中和他的实验小组的同事们经常夜以继日地奋战在实验室。实验室也成了他们的卧室，实在困倦了，和衣躺在简易折叠床上，休息一会儿，又接着投入战斗。
5年时间，近2000个日日夜夜，他们就是这样度过的。然而回报他们的，却是一次又一次毫无收获。那些新粒子始终躲在某一个角落里不肯露面，不让人窥视到她那神秘的真面目。显示在仪器屏幕上的，仍然是一片又一片令人伤感的空白。
耗费几年的宝贵时间，耗费上百万美元的巨资，耗费了实验小组成员全副精力，到头来竹篮打水———一场空，实验小组面临着巨大的压力。这时，种种非议和责难接踵而来。
有的说，丁肇中所设想的寻找新粒子的实验是异想天开，已走进死胡同啦。
有的说，丁肇中的实验耗资百万美元，是一种吃力而无效的工作。
有一位权威物理学家批评丁肇中设计的非常昂贵的能谱仪只适用于寻找窄共振态，而现在没有窄共振态可寻。
科学实验的失败，同行们的非议和责难，使丁肇中非常苦恼。这时他感到心力交瘁。在一次实验中，他竟然虚脱在仪器旁。同事们把他送到医院，他只得接受医生的检查和治疗。
医生在他的病历上写道：“因经常劳累而患神经衰弱症。”医生看到丁肇中一脸病容、有气无力的样子，对他说：“你的身体是一架好机器，你拼命地使用它而没有好好养护它，现在需要大修，需要好好保养一次，我建议你休假一年。”
丁肇中听到医生的话，惊呆了。他想到，实验小组还有多少工作在等待着他去做啊，怎么能在这个时刻休息呢？
他用祈求的口吻，望着医生，说：“大夫，你能不能想个别的办法？”“这是唯一的办法！”医生不为所动，斩钉截铁的一句话像是法官的最后判决，使丁肇中断绝了短时间再投入实验室的可能。
在疾病的沉重打击面前，丁肇中有些绝望了。
3．病中思索
1970年春天，丁肇中拖着虚弱的身体，听从医生的安排，被迫住进了医院，开始长达一年的治疗和休养。
告别了他的实验室，告别了实验工作，离开了朝夕与共的同事们，他心情的难受是可想而知的。
深夜，医院里静悄悄的，他单独居住的病房没有一丝声音。他听着窗外微风吹动树叶，发出沙沙的响声，不远处有不知名字的虫子发出低微的鸣叫，时断时续，一阵阵送入耳膜。
丁肇中在床上辗转反侧，难以入睡，他干脆拉亮了灯，披衣坐了起来。他倒了一杯水，靠在床头垫上，慢慢地喝着。往事一件件地从脑际闪过，五年的奋斗，五年的得与失，像一部电视连续剧，一幕幕地在眼前闪过。
五年来，他几乎不眠不休地工作，制定实验计划，日夜奋战在实验室中，放弃了天伦之乐，希望能在粒子族中有新的发现。然而，一次次的奋战，得到的却是一次次的失败。高能物理世界里面，依然海阔天空，令他摸不着边际，而自己终于因劳累过度，身体垮了下来。
难道自己的路走错了吗？
他在回顾基本粒子群发现的历史，他在思考着种种问题的答案。
在高能物理的研究中，科学工作者对基本粒子的探索，经过了三个阶段的不懈努力，走过了40多年的艰苦历程，发现了200多种粒子。
1932年，科学工作者发现了中子核，知道了原子核是可分的，它是由质子和中子构成的。那么，质子和中子是由什么构成的？它还会有更小的基本粒子吗？这个时期是基本粒子研究的第一个阶段。
从1947年开始，发现了光子、轻子、介子等14种基本粒子，进入了基本粒子研究的第二个阶段。
从50年代开始，进入了基本粒子研究的第三个阶段。50年代初期，科学家们突然间又发现了20多种基本粒子，以后，经过50年代、60年代，新的基本粒子不断在基本粒子家族中露面，经过40多年的漫长历程，有200多个粒子被发现了出来。
这些基本粒子家族的成员中，它们的形态各异，性格不同，有的活跃，有的安分，有的寿命较长，有的瞬息即逝。真可谓是一个奇异的大家族，组成了一个五彩缤纷的粒子群体。
日本物理学家坂田昌一说：
“回顾一下20世纪以来的原子物理学的蓬勃发展的经过，就可以清楚地看到，原子绝不是物质的可分性的极限，而是构成自然的不同质的无限层次的一个。”
科学工作者在对原子物理学的探索上，由浅入深，走过了漫长的认知道路，人们开始以为分子是组成物质的始原，以后发现，分子还可以分解成原子，再往后，又发现在原子内部还有质子和中子。20世纪以来，在物质结构中，又陆续发现了大批的微观粒子，这些微观粒子被称为基本粒子。这些基本粒子长期以来，被很多科学家当做组成物质的最小的始原，只有极少数的科学家认为基本粒子是可以再分的，丁肇中是其中之一。
丁肇中回顾了微观粒子发展的历史，通过他那理性思辨的头脑，提出了科学的疑问，基本粒子能否继续可分？强子内部是否还有结构呢？思辨的结果，他得出了结论：分子有内部结构，原子有内部结构，基本粒子也有它的内部结构。基本粒子不基本。
在病房中，丁肇中有时间重新回顾了自己5年来的工作，审视了自己走过的实验里程，他坚信自己所走的路是正确的，实验计划需要重新修订和完善，实验仪器要求更加强大和精密。他相信，一定会在某一个角落里一睹那潜藏的基本粒子的芳颜。
经过一年多的住院治疗和休养与妻子露易斯·凯薏的关心和照料，丁肇中终于恢复了健康。
1971年的春天来临了。医院里的草坪上，渐渐地有了绿意，人行道两旁的白杨树上，泛起了淡黄的、嫩嫩的芽苞，微风吹在人的脸上，感觉就像小女孩的手抚摸时那般柔和。
春天是一年的开始，是万象更新的季节，是播种的季节。丁肇中从医院里出来了，他尽情地呼吸着春天的空气，活动一下胳膊腿，感到浑身舒服，他要以更加振奋的精神，投入到新的更大规模的科学实验之中。
几年后，丁肇中在回忆这段艰难的经历时，说：“就在我休假的一年中，我有机会跟我的朋友们进行很多次的讨论，而且有机会仔细回顾一下我的研究小组以前的工作情形，以及阅读有关的新著作，以便考虑在欧洲核子研究中心新的高能加速器即将建造时，我们应该做些什么试验。”