1956年,楊振寧與李政道共同發(fā)表論文,提出了在弱相互作用下宇稱(chēng)可以不守恒的思想,并提出了可能的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)方案。這個(gè)革命性的觀念很快被吳健雄等人的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。楊振寧與李政道因此獲得1957年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),成為最早獲得諾貝爾獎(jiǎng)的中國(guó)人之一。
1966年,楊振寧離開(kāi)普林斯頓高等研究院,出任紐約州立大學(xué)石溪分校愛(ài)因斯坦講座教授。他在石溪分校創(chuàng)立理論物理研究所(現(xiàn)名為楊振寧理論物理研究所),擔(dān)任首任所長(zhǎng)并在該研究所工作至1999年。1967年,楊振寧發(fā)現(xiàn)一維量子多體問(wèn)題的關(guān)鍵方程式,該方程式與巴克斯特于1972年提出的相關(guān)方程具有相同的基本數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),被命名為“楊-巴克斯特方程”。這開(kāi)辟了統(tǒng)計(jì)物理和低維量子理論研究的新方向,促成了量子群這一數(shù)學(xué)新領(lǐng)域的興起。
楊振寧身居海外多年,但始終牢記父親楊武之“有生應(yīng)感國(guó)恩宏”的囑托,擁有濃濃的家國(guó)情懷。1971年中美關(guān)系剛有解凍跡象,他寫(xiě)信給父親表達(dá)回國(guó)探親的意愿,獲批準(zhǔn)后回國(guó)訪問(wèn),受到黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的親切接見(jiàn),并見(jiàn)到了摯友鄧稼先。返美后,他到多所大學(xué)演講,掀起大批華裔學(xué)者訪華熱潮,被譽(yù)為架設(shè)中美學(xué)術(shù)交流橋梁第一人。
此后數(shù)十年,楊振寧為促進(jìn)中國(guó)科技交流和進(jìn)步做了大量工作。1980年,他在紐約州立大學(xué)石溪分校設(shè)立“對(duì)華教育交流委員會(huì)”,資助中國(guó)學(xué)者到美國(guó)進(jìn)修。前后十余年間,近百位學(xué)者受此資助赴美進(jìn)修,成為后來(lái)中國(guó)科技發(fā)展的重要中堅(jiān)力量。他還先后幫助中山大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)等國(guó)內(nèi)高校設(shè)立理論物理等基礎(chǔ)科學(xué)研究機(jī)構(gòu),對(duì)中國(guó)重大科學(xué)工程和科教政策制定發(fā)表關(guān)鍵性意見(jiàn)。