在艾里逊实验室工作期间，杨振宁一直与泰勒教授保持着密切联系。一九四八年春天，泰勒专程来找他了。

“Frank，你的实验是不是不大成功？”泰勒关切地问道。杨振宁点点头，叹了口气。

“Frank，我有个小小的建议。我觉得没必要坚持去写实验论文，你的理论论文不是写得挺好吗，为什么不能用理论论文作为毕业论文呢？那样的话，我还可以做你的导师。”泰勒说得非常诚恳。

“这……我……泰勒教授，让我再想想吧！”

泰勒教授的建议其实是非常正确的，从某种程度上说，这是杨振宁不得不接受的建议。但是此刻，杨振宁却感到深受打击，因为，他心有不甘！

从杨振宁踏入美国寻找费米开始，他就已经将博士论文的方向定在实验物理上，甚至从他获得留学资格的那一天起，他就开始想在实验物理方面有所建树了，他是真心想成为一名实验物理学家。这两年，尽管遇到了许多问题，这种想法却一直没动摇过。可是现在，他似乎必须做出改变了。

杨振宁想起了小时候，自己门门课都优秀，唯独手工课力不从心，捏出来的鸡在父母看来只是一段藕……

或许，动手能力真的是与生俱来的一种天赋吧，这种天赋我杨振宁没有！

杨振宁静下心来足足想了两天，最终决定接受泰勒教授的建议——放弃实验物理，专心研究理论。他跟泰勒打了电话，泰勒为他感到高兴。

做出决定后，杨振宁感觉到脑子里某种束缚着自己的东西没有了，顿时如释重负——我是一只鸟，我应该去飞翔，而不是去吃力地学游泳。杨振宁彻彻底底地领悟到自己的能力所在，实验室的同学操作设备的能力比我强得多，可是一碰到理论上的难题，不都纷纷跑来请教我吗？

杨振宁开始准备理论论文，对于在实验室里的失败，他也没有后悔，他后来评价这段经历时说：“这个时期不成功的实验工作对我的科学价值观产生了重要影响，因为通过这些实验，我领略到了做实验的人在做些什么事情。我知道了他们的困难，他们着急一些什么事情，他们考虑一些什么事情。换言之，我领略了他们的价值观。另外对我有重要作用的是，我发现我的动手能力确实是不行的。”

在艾里逊实验室工作的这些日子，杨振宁并没有停止理论研究，通过与泰勒的沟通，他具备了更多关于群论的知识，同时也自学过很多东西，他曾发表过一篇论文——《关于核反应角分布与测量问题》，那便是他这两年的理论研究成果之一。

在杨振宁做出决定以后，泰勒马上给出了另一个建议，那就是把《关于核反应角分布与测量问题》一文作为毕业论文，并承诺作为导师给他推荐，杨振宁答应下来。

一九四八年六月，杨振宁顺利通过答辩，获得了芝加哥大学博士学位，并马上被聘为了芝加哥大学物理系讲师。他的办公室就在费米的办公室旁边，两人自此不再是学生和导师的关系，而成为了同事，也成了最好的合作伙伴。两人的合作非常愉快，他们互相佩服着对方，常常一谈就谈得忘我了。费米觉得杨振宁有着超出其年龄的智慧，特别是对粒子物理学的研究非常深入、独到，他很信任杨振宁，有时候因事离开芝加哥，他会非常放心地让杨振宁代课。杨振宁则把费米当成了终生的老师、最好的榜样，他的思维方式、研究风格都在与费米的合作中渐渐转变了。一九四九年，杨振宁和费米合作发表了一篇论文——《介子是基本粒子吗？》，文章提出了“费米—杨模型”，这对推动粒子物理学发展起到了重要作用。

确定研究方向以后，杨振宁的工作顺利多了，他不再天天惦记着实验，开始全心全意地投入到理论研究中，取得了一项又一项的成果。此后的日子繁忙充实而又安定，一直到他离开芝加哥大学为止。

另外值得一提的是，杨振宁在芝加哥大学这段时期，一直跟他的好友邓稼先保持着密切的联系。一九四七年，也就是杨振宁来到芝加哥大学的第二年，邓稼先也获得了公费赴美留学资格。那时的留学生均须自己联系学校，杨振宁本想让邓稼先也来芝加哥大学，但最终因为费用上的考虑，邓稼先去了印第安纳州的普渡大学。普渡大学离芝加哥大学不算远，所以两人时常会约时间见上一面，邓稼先的生活比较拮据，杨振宁给了他不少的帮助。