加利福尼亚理工学院有着优美的校园、良好的治学环境和最先进的实验室，拥有一大批美国乃至世界上第一流的数学家、物理学家、化学家和优秀工程师。丁洁琼在这里很快崭露头角，研制出了新型“云室”——这是英国科学家威尔逊于一九一一年发明的一种探测设备，其内充以空气和某几种液体，压缩后使之突然膨胀，容器中顿时充斥“云”即过饱和状态的蒸气。带电粒子通过时“沿途”使气体分子电离，形成可见液滴，从而显示高能粒子运动的径迹——它作为粒子研究的重要工具，二十多年来迭经改进。丁洁琼的最新设计有着突出的优越性能，被物理学界称为“威尔逊-丁云室”，或“丁氏磁云室”。这种新型设备很快使宇宙线探索有了重大突破，丁洁琼因之名声大振，在她抵达美国仅半年之际就获得硕士学位并荣膺美国物理学会奖金，并担任加州理工学院讲师。几乎与此同时，丁洁琼对辐射探测仪“计数器”作了重大改进，在科学界、医学界和工业及地质探矿领域得到广泛应用，被称为“丁氏正比计数管”或“丁氏管”。

年轻的女科学家在物理学前沿领域表现了突出的敏感和才气。她对一九三二年才发现的中子进行深入研究，提出快中子物理与慢中子物理的划分理论，编制了中子计量标准《丁氏系数表》。她利用新型加速器建造的“中子谱仪”得到迅速推广。她还在人工放射性核素的合成研究方面取得成功，相关论文一九三六年十月发表后得到很高评价，因此在一九三七年春实足年龄二十六岁时获哲学博士学位并晋升为副教授——一些人说丁洁琼的长相、身材和风度很像那尊大理石女神，送她一个雅号“维纳斯博士”。

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