太空中由于星球燃烧爆炸，会放出许多高能量的宇宙射线。自从1910年科学家首次在巴黎艾菲尔铁塔上使用探测仪器得知这种宇宙射线存在的可能后，就开始在法国阿尔卑斯山、美国洛基山、南美安第斯山等高山以及高的建筑物上来进行探测，甚至还利用气球、飞机载着仪器升空，去探测这种射线。当时科学家用来在地上探测宇宙射线的仪器叫做“云雾室”。“云雾室”中的“云雾状物质”会在高能量宇宙射线经过的地方，变成带电状态而显示出宇宙射线的轨迹来。安德森的正电子就是这样发现的。有很长一段时间，宇宙射线是科学家获得一些生命期限很短的新粒子的主要来源。但是，由于这些宇宙射线飞越遥远距离，又受到地球大气层和地球磁场的影响，数量和能量都不容易控制。因此利用宇宙射线来研究一些新粒子的特性，并不是十分方便和准确的办法。
于是便有了人造高能粒子束的构想，这就是加速器。头一个加速带电粒子到相当高能量的加速器是1932年两位英国科学家柯克考夫特和瓦顿利用电场和磁场加速带正电质子完成的。这种类型的“柯克考夫特—瓦顿”加速器，就是现在所谓直线加速器的初始原型。这种直线加速器由于在增加能量上碰到问题，于是一种新的构想，将带电粒子在一个圆形轨道中加速的概念出现了。
最先成功地利用这一概念发展成一个高能量圆环加速器的科学家，正是曾经做过吴健雄老师的劳伦斯，他所设计和制造的回旋加速器，不但大大改变了粒子科学研究的面貌，也替他赢得了1939年诺贝尔物理学奖。到了20世纪50年代，两座回旋加速器先后完成，开启了粒子物理实验的一个崭新的局面，也促成了杨振宁、李政道在理论研究上取得极大进展。
其实，在加速器研制成功以前，科学家已经在宇宙射线的探测中，看到许多新的粒子，这些粒子由于没有理论预测过它们的存在。因此被称为“奇异粒子”。“奇异粒子”最早是由两位英国实验物理学家罗契斯特和巴特勒1947年在观测宇宙射线的云雾室中看到的。这种“奇异粒子”和普通的物质似乎很不一样。一般说来，普通物质是由质子、中子和电子组成，但是普通物质被高能量质子撞击的时候，撞击的“碎片”中就会产生出“奇异粒子”。在许多的“奇异粒子”当中，最引起科学家兴趣的有两种粒子。这两种粒子分别被命名为θ（希腊字母，读作西塔）和τ（读作套）。
寻找解开θ-τ之谜的路径θ和τ这两种粒子，都是由宇宙射线撞击一般物质，或者加速器中高能量粒子撞击普通物质的“碎片”中产生的。它们存在的生命期很短，会很快地转变成生命期较长的粒子，这种转变现象在物理学上叫做“衰变”。物理学家也正是看到它们衰变出来的产物，才推知它们的存在，θ和τ这两种粒子具有一些奇特难解的特性，这些特性被当时科学家称为“θ-τ之谜”。
“θ-τ之谜”困惑科学家的地方，在于θ粒子的衰变会产生出两个π介子，而τ粒子衰变，则会产生出三个π介子。介子是日本第一位诺贝尔奖获得者汤川秀树在1934年首先提出理论预测它的存在。这种在粒子衰变中起传送作用的粒子，后来被实验证实确实存在，汤川秀树因此得到了1949年的诺贝尔物理奖。π介子正是这类介质中的一种。
θ 和τ这两种粒子，经过许多物理实验证明，测量的结果都显示出这两个粒子具有相同的质量和生命期，似乎是同一个粒子。而物理学家们利用普遍被接受的物理定律去分析时，又得出这两种粒子不可能是同一个粒子。这两种相互矛盾的结果，正是产生所谓“θ-τ之谜”的原因。在一开始的时候，由于对这两个粒子质量和生命期测量的准确性不高，所以当时大多数科学家都比较相信，θ和τ事实上是不同的两上粒子。其实，说θ和τ是两个不同的粒子，是解决它分别变成两个π介子和三个π介子“θ-τ之谜”的最方便办法。但是，科学家显然不愿意如此简单了事。
为了对θ和τ这两种“奇异粒子”作精确的测量，于是就利用加速器来进行研究，因为加速器可以产生数量极多，而且能精确测量控制的粒子数。这种研究“奇异粒子”的状况当时非常热，1956年下半年，纽约长岛布鲁克海汶国家实验室的加速器有百分之六十的机器运转时，都用于进行这种研究。可见，“奇异粒子”当时是人们非常关注的焦点。
在利用加速器对θ和τ这两种“奇异粒子”的作用和衰变进行详细而精确测量之后，科学家发现，它们确确实实有着相同的质量和寿命，也就是说，这两个粒子似乎为同一种粒子。后来，这两种粒子被称做κ介子。
一个相同的粒子却产生两种不同的衰变模式，以当时的物理理论这是说不通的，因为它违背了大家都承认的宇称守恒定律。于是，理论物理学家便提出各种想法，试图解释这个问题。
1956年4月，在美国纽约州的罗契斯特大学举行的第六届罗契斯特大会上，杨振宁就“奇异粒子”问题做了报告，报告中杨振宁提出了一个问题，他说：会不会θ和τ是同一种粒子的不同宇称状态？而它们没有特定的宇称，也就是说，宇称是不守恒的。这就是说，自然界中是不是有一种单一确定右手和左手的方式呢？杨振宁说他和李政道曾经研究过这个问题，但是并没有得到确定的结论。
在“θ-τ”之谜的问题当中，由于θ和τ这两个粒子衰变模式不同，以至于这两个粒子在衰变中有了不同的宇称值。那么，宇称又是什么东西呢？
简单地说，宇称就是一种空间的左右对称。对称是我们非常熟悉的概念，比如说，一个圆形图片，当把它绕着中心转动到任何位置，圆形的任何部分都能保持重合，这时我们说这个圆关于圆心对称。在物理学中，所谓的对称性就是指物理规律在某种变化下的不变性。例如，就能量守恒定律而言，与其相应的对称性就是时间平移不变性，也就是时间的均匀性。比如，在实验室中做某一实验，不论今天做还是明天做，不论是今年还是十年以后再做，只要实验条件没有改变，所得的实验结果都是一样的。这就意味着，不论时间的起点如何挪动，物理规律的具体形式总是一样的。而时间平移不变性之所以必然导致能量守恒定律，是因为要使体系在时间的任何变动下均不受影响，这个体系必须处于孤立状态，因而总能量必定守恒。
同样，同一个物理实验不论放到哪里去做，都应该得出一样的实验结果。也就是说，空间位置的平移，不改变物理规律的形式。这种空间平移不变性，或者说空间的均匀性，必将导致动量守恒定律。这是因为要使体系在空间坐标原点作任何平移下而不受影响，体系必须不受外界的作用，从而体系的总动量必须守恒。这种在牛顿力学中一直成立的定律，到讨论比原子还小的粒子的量子力学以后，便引入了宇称守恒的观念。
宇称守恒定律是说，物理定律在最深的层次上，是不分左右的，左边和右边是没有区别的。
所以宇称守恒又有一种说法叫做“镜像对称”。也就是说，依这个定律，在原子的内部世界，一物体及其左右相反的镜像，所发生的作用是相同的。我们可以这样说，一个人站在镜子前面，一手拿着螺丝起子，一手拿着一个瓶子，他要用起子开启这个瓶子。如果将它按顺时针方向旋转，直到打开瓶塞，那么在镜子中，这个行动看起来是沿着逆时针方向进行的，但结果都是打开了瓶塞。如果这个站在镜前的人和他在镜中的像，都是分别存在的真实人物，当他们是用相同的力，而都使瓶塞打开的话，那么我们可以说，这个用力于瓶塞的作用是宇称守恒的。
宇称守恒原本是研究物理的人一致相信的原理之一，这已是历史的定论，要对这个物理学上相当基本的原理发生怀疑，是非比寻常之举。因此尽管由于奇异粒子在实验中显现出不可解的现象，引起了对宇称守恒诸多质疑的讨论，但是到最后却没有谁真正深入地去探究，原因就是，宇称守恒定律这棵大树是太强壮了，面对摧毁它的困难，大多数人们还是望而却步了。
最后向这个原理提出挑战的还是华裔物理学家杨振宁博士。杨振宁认为，由于时间和空间的对称，在原子、分子和原子核物理中极为有用，这种有用的价值，使人们自己地假定这些对称是金科玉律。另外，由于宇称的定律在原子核物理和β衰变上，也一直都用得很好，因此要提出宇称不守恒的想法，会立即遭到强烈的反对。杨振宁认为，在这当中特别重要的一个关键想法，是把弱相互作用中的宇称守恒和强相互作用中的宇称守恒分开来看待。没有这个想法，对宇称守恒的所有讨论，都会碰到观念和实验上的困难。
罗契斯特会议之后，杨振宁和李政道继续研究“θ-τ之谜”的可能解答。那时候，杨振宁在奥本海默主持的普林斯顿高等研究所。4月初，春季学期结束后，就转往位于纽约长岛的布鲁克海汶国家实验室做暑期的访问研究。他继续保持和李政道每周两次的会面，那时李政道在纽约市的哥伦比亚大学。
1956年4月底的一天，杨振宁开车由长岛的布鲁克海汶国家实验室到哥伦比亚大学，两人原本计划到百老汇大道和125号街口一家中国餐馆进午餐，由于餐馆还未开门，他们便把车停在餐馆前，走到附近一家白玫瑰咖啡室，继续他们在车上的谈话，然后再转到那家中国餐馆接着讨论。午餐后他们回到李政道在哥伦比亚大学的办公室，热烈的讨论延续了整个下午。
杨振宁和李政道这次讨论最关键的突破是把宇称守恒是否成立，单独地放在弱相互作用中来看待。
这种想法，现在看来也许像是显而易见的，但在当时，却完全是另外一回事。杨振宁在后来回顾当时的心路历程时说，研究像θ和τ之谜这样的问题，一个人完全不知道到哪里去找答案，因此就很难集中在任何一个单一方向上去做研究。一旦一个人得到了解答的线索之后，他就能集中他所有的力量在求解答的工作之上。但是在那之前，他的思想总是在不同地方停留，无法清楚确定任何事情。
物理学是一门实验科学，理论家尽管可以说得天花乱坠，如果没有实验的证据，总还是不完全的。杨振宁和李政道两人在弱相互作用中去向宇称守恒挑战的想法已经确定，下一步便是寻找能得到证明的实验依据。他们非常幸运碰到了吴健雄这样一位在弱相互作用实验方面的权威。吴健雄对这个问题的重要性有相当清楚的认识，并且有坚持去弄清楚的决心。于是杨振宁、李政道两人的理论便很快就有了肯定的结果。
疯狂的实验吴健雄1944年初到哥伦比亚大学时，先是在“曼哈顿计划”中工作，到1945年战后，便开始全然投身于β衰变的研究。1952年她成为哥伦比亚大学物理系副教授以前，她的实验成就早已经使她成为在β衰变研究方面的世界一流的权威专家。
由于这个缘故，杨振宁和李政道决定要由弱相互作用入手检验宇称守恒定律时，自然就会想到去和研究β衰变的权威吴健雄讨论讨论，原因是β衰变正是一种重要的弱相互作用。于是，在5月里的某一天，和吴健雄同在哥伦比亚大学的李政道由他在物理系普平物理实验大楼8楼的办公室到13楼吴健雄的办公室去看她。
吴健雄研究的不是粒子物理，对于“θ-τ之谜”的详细情形并不清楚。
李政道首先向她解释了“θ-τ之谜”，然后又说明他和杨振宁几经研究，而最后以为宇称会不会只是在弱相互作用中不守恒的怀疑经过。对于弱相互作用中β衰变现象有深刻认识的吴健雄，立即对这个问题发生极大的兴趣。
在原子核实验工作中极有成就的吴健雄，在1956年以前的几年中，注意到英国牛津以及荷兰莱登的低温实验中，新近发展出来将原子核极化的技术，并且发生极大的兴趣。所谓原子核极化，简单说，就是使原子中旋转的电子变成有方向性，从而使原子核有一个方向性。这个技术正是杨振宁和李政道想用以检验宇称守恒几种实验之一的中心技术。吴健雄在了解了这些以后，立即决定，最好是选用钴（C60O）作为β衰变放射源，去进行检验。这时的吴健雄已经认识到，对于研究β衰变的原子核物理学家来说，这是去进行一个重要实验的黄金机会，不可以随意错过。她认为，纵然实验结果证明宇称在β衰变方面是守恒的，也同样是为这方面的科学论点，设定了一个极重要的实验证据。
当时杨振宁他们也和其他一些实验物理学家谈过了，但只有吴健雄看出了这一实验的重要性。这表明吴健雄是一个杰出的科学家，因为杰出的科学家必须具有良好的洞察力。吴健雄的想法是，纵然得出宇称并不是守恒的结果，这依然是一个好的实验，应该要做，原因是在过去的β衰变中从来没有任何关于左右对称的资料。
当时许多物理学家不做这个实验，是因为这个实验确实相当困难。对于实验技术有相当了解的吴健雄，充分地了解这个实验的困难。这个实验将面临两个核子物理实验从未有过的挑战，一是要让探测β衰变的电子探测器放在极低温的环境下，还能保持功能正常。另外则是要使一个非常薄的β放射源，保持其原子核极化状态足够长的时间，以得到足够的统计数据。
尽管困难重重，而且很难说一定会有结果，可是她依然决心立即进行这个实验。
那年春天，吴健雄原本已和丈夫袁家骝计划好，先到瑞士日内瓦出席一项高能物理会议，然后再到东亚地区去做一趟演讲旅行。这是他们1936年离开中国以后，20年来头一次回到东亚去，他们原打算是要到台湾去访问的。为了这趟旅行，他们还订了伊丽莎白皇后号邮轮的票，准备坐船横渡大西洋。吴健雄为了这个实验，只好让丈夫一人旅行。丈夫袁家骝也是一位物理学家，他很清楚立即进行这个实验的重要性，因此便一个人踏上这趟离开故国20年之后，百感交集的归乡之旅。
在这段时间，吴健雄已经为她决意要进行的实验，做了相当周全的准备。她在新出的科学文献中，了解到原子核科学在钴（C60O）方面最新发展的信息。由于她的实验是结合原子核实验技术和低温物理的技术，因此吴健雄也积极去了解低温物理的知识。
吴健雄本身不是低温物理学家，她知道必须找到对原子核极化有清楚了解的优秀低温物理学家，共同来进行实验工作。