此后的两年，杨振宁和杜致礼一直待在普林斯顿，他们的大儿子杨光诺正是在这个时期出生的。日子一天天过去，平淡而安稳，杜致礼照顾着儿子和丈夫的生活起居，杨振宁则全心全意地投入到研究当中。杨振宁研究强耦合理论和加速器设计的强聚焦理论，同时也对介子和核子的弹性散射研究很感兴趣，但是一直没有取得重大成果。

这样的生活一直持续到一九五二年，这年十二月中旬的一天，杨振宁收到了一封信，信是布鲁克海文国家实验室高能同步加速器部主任柯林斯寄来的，柯林斯邀请他到实验室做一年的访问学者。这布鲁克海文国家实验室非同一般，它隶属于美国能源部，是一个大型的综合性科学研究基地，拥有几台专门用于研究核反应堆、不同类型的粒子加速器以及其他众多的先进科研装置，跟做纯理论研究的普林斯顿高等研究所大不一样。杨振宁一直没忘导师费米给他的忠告，他也不想成为一个与实践脱离的物理研究者，所以收到信后，他很想去实验室看看。不过，此时的杨振宁可不是“孤家寡人”，说走就可以走，他还得考虑妻子和孩子的问题。之后的一些日子，杨振宁一直很犹豫，直到在一次会议上碰见了在实验室工作的赛伯尔。赛伯尔把实验室的状况向杨振宁详细地说了一番，并且再次发出了邀请。这次，杨振宁没有再犹豫了，马上回去跟杜致礼商量了这件事。

一九五三年夏天，杨振宁和杜致礼把家搬到了位于纽约长岛布鲁克海文国家实验室，开始了新的生活。

布鲁克海文国家实验室里有当时世界上最大的同步加速器，它能产生介子和一些被称为“奇异粒子”的东西，这些东西对普通人来讲很乏味，也无法理解，但是对当时的物理学家们来讲却是非常有趣的东西，在这里工作的实验小组每天都会获得一些令人讶异的实验结果。杨振宁为了熟悉实验，隔段时间就会去实验小组看看。

一九五三年至一九五四年间，实验室里又新增了一系列关于多重介子产生的实验，越来越多的介子被发现，人们对微观粒子之间相互作用的研究更深入了，此时的杨振宁感到他们迫切需要一种在研究各类相互作用时大家都应该遵循的原则，他顿时产生了一个念头，这个念头正是他走向伟大的开始。什么念头呢？那就是把规范不变性推广出去。

对于我们来讲，“规范不变性”这概念可能从来没听过，就算听过也无法理解。当然，也并不需要我们去理解。其实，这只是一种构造规范理论的基本原理而已。杨振宁在西南联合大学读书时就研究过规范场理论，后来在芝加哥大学还曾试图把规范场理论进行推广，可惜中间遇到了不少困难，这件事就这么搁置下来。现在实验室的工作提醒了他，可以把这个项目捡起来了，就这样，杨振宁重新开始了对规范场的研究。