J粒子的发现，是高能物理学领域基本粒子科学的重大突破。
我们知道，在浩渺无边的宇宙中，一切物质都是由微小的原子组成，而原子又是由原子核和绕核高速旋转的电子所组成。其中，原子核由质子和中子组成，再往下分，则是各种各样的粒子。它们被科学家统称为基本粒子，即更小更复杂的亚核粒子世界。
以往的研究手段在亚核粒子领域是无能为力的，从上个世纪40年代起，物理学家们便制造出一种更为先进的实验工具——高能加速器。用这种加速器能打出各种各样的基本粒子。迄今为止，科学家们已经发现了200多个基本粒子。
丁肇中博士就是一位操纵着加速器、驰骋于亚核粒子世界的物理实验大师，并做出了极其重要的贡献。
1971年，丁肇中受聘麻省理工学院，主持该院布鲁克海文实验室工作。当时理论认为，两个质子相碰撞会产生正、负电子对，而当正、负电子因相遇湮灭时有可能产生新的类光子粒子。以往进行的这类实验由于使用的电子对撞机能量有限，很难获得成功。但丁肇中认为，尽管每十几亿次质子的碰撞才有一次机会出现正、负电子对，但布鲁克海文实验室有能量为300亿电子伏特的质子加速器，可以提供强大的质子流，实验极有可能成功。
1974年夏天，实验开始了。起初，他试图在40亿—50亿电子伏特能量之间发现新的东西，因为从理论上讲在这个量程里成功率最大，但是大半个夏天过去了，什么也没发现。到了8月份，丁肇中及时修改实验方案，把能量降到30亿—40亿电子伏特之间。很快，探测仪开始显示出结果，当把能量调到31亿电子伏特时，仪器记录到的正、负电子对数突然成倍增加，并且集中在一个宽度为500万电子伏特的能量区间。
1974年8月底的一天，丁肇中及其合作者们终于有了异常惊喜的发现。他们将一束能量很高的质子流打在铍的原子核上，发现了一个质量比质子大上多倍的新粒子。
然而科学实验容不得半点偏差，一向以严谨着称的丁肇中陷入了冷静的思考：“是计算器读数错误？还是仪器的偏差造成假象？”他用不同的方法进行实验，并且反复检测了各种仪器的精确性。
到了11月份，他们已有了500个这种同类事件的记录，测量数据表明，这是一种新的完全没有见到过的粒子。这样他才于1974年11月10日宣布了这一伟大发现，并把它命名为“J”粒子。
1976年12月，丁肇中和里奇特由于各自独立地取得相同的发现，共同获得了这一年度的诺贝尔物理学奖。
J粒子的发现，触发了一场重新估价原有理论的热潮，对弱相互作用理论、核理论与电动力学统一的可能性，也给予了有力的支持，因而使沉寂了十多年的物理学界又开始活跃起来。发现J粒子的意义，很快得到全世界的公认。有科学家称这一成就为“基本粒子领域的最大发现之一”，有的则说这“标志着物理学家无所作为的‘冬眠’时期的结束”。因为在这之前相当长的时间里，物理界一直没有发现新的粒子。