戰後，隨著天文觀測手段日趨先進，宇宙研究的進展很快，宇宙射線正式成為宇宙物理學的一個研究分支。由於從宇宙射線中發現了新的基本粒子，使基本粒子物理學有了飛躍發展。其表現為：1.大型加速器的研製。1947年，美國率先研製成同步四旋加速器，1955年又製成了“超強力電子迴旋加速器”。加速器是把粒子加速到足以能轟開質子、中子的設備。2.新的粒子相繼發現。例如，帶有正電荷的電子的反粒子、比核輕的K介子、比核重的超子等等。3.1956年，美籍華裔物理學家李政道、楊振寧提出宇稱不守恆理論，1957年，美籍華裔物理學家吳健雄又以實驗證實了宇稱不守恆理論。
戰後，固體物理研究也進入了一個新階段。固體物理是在更廣泛的範圍內研究物性的理論。戰後，固體物理的研究轉向實用，其中最重要的是在結晶問題、超低溫問題和磁性問題上有了突破。
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