從1956年9月到1960年12月24日離開杜布納原子核研究所的4年多時間裏，王淦昌認為這是他一生從事科學實驗工作最得心應手的好時光，不僅因為這兒的生活條件很好，比在柏林大學留學和在浙江大學工作時不知要好多少倍，更重要的是這兒有當時世界上最先進的高能加速器。美國人在1955年有了第一台6．4GeV級高能質子加速器，但蘇聯這台高能加速器是10GeV級的，超過“老美”的級別。有了高能加速器就意味著可以在研究反粒子領域獲得最快捷的途徑，美國科學家張伯倫和塞格雷僅在美國高能加速器建成幾個月，就利用它發現了反質子，因此獲得了諾貝爾獎。蘇聯高能加速器是最高能量的加速器，在當時，世界物理學界誰擁有了高能加速器，誰就可以去擁抱諾貝爾獎，誰就能主宰東西方世界。杜布納原子核研究所的建立，就是以蘇聯為代表的社會主義陣營希望利用最先進的技術設備與西方世界在尖端科技領域搏一搏。在剛到杜布納原子核研究所時，蘇聯朋友在用伏爾加葡萄酒招待中國客人時就流露出了這種強烈的願望。
“美國的張伯倫和塞格雷算什麼？比起我們的‘北極熊’，他們的高能加速器隻能算小毛驢。小毛驢怎麼能與我們雄健的北極熊較量？哈哈哈……”蘇聯朋友自豪地拍打著自己造的10GeV高能加速器，用猩紅的眼睛盯著王淦昌等中國朋友，半醒半醉地說道：“我們一起……
一起把美國佬趕到大西洋裏，喂……喂鯊魚去！密斯特王，知道你是了不起的科學家，我們全看你的了。
啊，來來，為我們的蘇維埃，為我們的斯大林同誌幹杯！”王淦昌不會喝酒，尤其是蘇聯的那種烈性酒，他一生中最多能喝幾口常熟老家的那種米酒，但在蘇聯朋友的盛情邀請下，沒喝酒心卻快醉了！那天，中國專家第一次來到莫斯科郊外，王淦昌和周光召、丁大釗等漫步在四周是鬱鬱蔥蔥的原始森林的伏爾加河、杜布納河邊，頓覺心曠神怡。之後，他們再沒有時間進行如此悠閑地散步了，每天必須有十幾小時甚至近20小時站在那台龐大的高能加速器旁，或連續幾天在見不著一絲光亮的雲室內……王淦昌開始是作為課題組長指揮中國助手們的，後來擔任了聯合研究所副所長，手下不僅有中國科學家，還有蘇聯、越南、民主德國、波蘭等國的幾十名學者。王淦昌成了整個研究所的一名指揮官，一名向世界科學技術最前沿衝鋒的指揮官。
在杜布納原子核研究所的那段曆史，現今是共和國全國人大副委員長、王淦昌當年得力助手之一的周光召也有著難忘的感受。他說：“我和王先生在蘇聯杜布納原子核研究所工作時，他已經近50歲了，我們對當時迅速發展的高能物理都沒有經驗。王老作為中國組的組長，為了維護中國科學工作者的榮譽，組織大家從頭學起。每天晚上在中國同誌內部開展互幫互學，王老自己毫不例外，與大家一起學習，以能者為師，不恥下問。很快，王老領導一個小組建成了蘇聯當時第一個大型丙烷氣泡室，並開展實驗工作……我們都知道，一個年近50歲的科學家要轉向新的學科領域，學習新的知識，是何等的困難。
但王老以他高超的智慧、超人的精力和艱苦的學習戰勝了困難，不僅完成了這個轉變，而且很快就成了新領域中出色的專家。”王淦昌心裏清楚，他作為中國組的組長和原子核研究所副所長，身後不僅有一批來自社會主義國家的科學家，更有斯大林和毛澤東等領導人在看著他工作！當然，作為對手，美國人也在死死地盯著他。從當時的物理科學領域看，競爭也處在白熱化狀態。特別是第一顆原子彈爆炸後，基礎科學中的物理基本粒子研究成了最熱門的前沿課題，加上政治家們狂熱的叫喊，對基本粒子與原子核之間相互作用及其轉化規律性的認識，成了當時著名科學家最醉心的研究項目。王淦昌執掌的又是最大能量的加速器，不搶先研究出成果實在有點說不過去。
王淦昌和杜布納原子核研究所的首要任務是如何選擇研究方向，這好比決戰前的指揮方案，製定得好，就勝利了一半，反之就可能斷送整個戰役。由王乃彥院士審校，李瑞芝、孫曉光、常甲辰編著的《核物理學家王淦昌》中記述了當年王淦昌領導中國科學家和兄弟的社會主義國家的學者們，利用蘇聯高能加速器進行一係列實驗探索和完成了一項世界性影響的科學發現的過程。
王淦昌到聯合研究所工作時，正是國際上利用高能加速器進行基本粒子研究的第一代工作時期。他以準確的科學判斷力，根據當時麵臨的各種前沿課題，結合聯合高能加速器的特點，提出了兩個研究方向：一是尋找粒子（包括發現各種超子反粒子）；二是係統地研究高能核作用下各種基本粒子的產生規律。科學家發現有兩種情況：一種是理論預言的實驗，這種發現是有既定方向的，隻要選好技術路線，一般來說會有所發現；另一種是帶有偶然性的，就是在眾多的實驗結果中察覺到異常點，並進行確認，這種工作對實驗工作人員的要求就相對的更高一些。而且前者的科學發現，其價值一般比不上後者。王淦昌在設計研究課題時，對這兩種工作都給予重視：新粒子的發現有一定偶然性，而利用人類所掌握的實驗資料研究基本粒子相互作用則必然會有結果。利用高能量加速器打擊核靶，既可以產生新的粒子，也可以對研究基本粒子在核作用過程中的產生規律提供許多新的信息。王淦昌選擇的兩個研究方向，正好發揮了聯合研究質子同步穩相加速器的能量優勢。如果把科研工作比做一首交響曲的話，那麼，按照王淦昌的編排，樂曲的展開，都是以由他親自負責的尋找新粒子課題為主旋律，並輔以兩個平等出現的旋律——研究在高能核作用下奇異粒子的產生規律（由丁大釗和另一位蘇聯同誌負責）和介子與質子相互作用的研究（由王祝翔負責，後來把其中非彈性作用的一部分分析工作劃給另一個由蘇聯工作人員為主的研究組）。當然，研究組的主攻方向是尋找新粒子。這是具有挑戰性的課題，難度自不待言，可以說具有一定的風險。因為聯合所高能加速器建成後，人們都期望能盡快利用它做出突破性的成果。王淦昌要求不論誰分配在哪個課題組，在觀察原始實驗資料時，都要為這個主攻方向積累資料。
“大家過來一下，看看這張‘蜘蛛網’奇特嗎？它就是我們夢寐以求的反超子！”一天，王淦昌突然驚呼他的助手們，讓他們都過去仔細看一下氣泡室裏出現的一個奇跡。
“對對，看到了！真的像蜘蛛網呀！”助手們頓時歡呼起來，圍著王淦昌讓他給這個新奇的粒子起個名字，因為這新奇的粒子一旦向外宣布，將震驚整個世界。
“它是反西格馬負超子，當然應該叫反西格馬負超子嘛！嘿嘿，真有趣！”王淦昌自言自語道。
“中國朋友發現新奇粒子啦！”“烏拉，偉大的蘇維埃高能加速器萬歲！”“斯大林——毛澤東萬歲！”王淦昌領導下的研究小組發現了世界上第一例反超子，其意義不亞於一項單純的諾貝爾獎，因為它使當時的基礎科學又向縱深大大地跨越了一步。正如丁大釗院士所言：王淦昌對“反西格馬負超子”的發現，“正是因為有許多這樣的學者的探索、研究，才使基本粒子研究從50年代認為是‘基本’而發展到60年代認為‘不基本’，使人們對物質結構的認識發展到更深入的層次。自然科學的發展就是要歸功於這些活躍科學思想的學者的創造性勞動”。
“為了讓美帝國主義看看社會主義科學成就”，蘇聯《真理報》和中國的《人民日報》都為反西格馬負超子的發現專門作了重要報道。蘇聯的科學權威刊物《自然》雜誌還指出：“實際上發現反西格馬負超子是在微觀世界的體係上消滅了一個空白點。”25年後的中國政府在那個難忘的“科學春天”裏，特別向王淦昌等當年參與發現反西格馬負超子的科學家頒發了新中國成立以後物理學家獲得的第一個最高獎：國家自然科學一等獎。
1975年，美籍華裔著名科學家楊振寧回到中國，一次談起蘇聯當年的杜布納研究所時，對周恩來總理說：“杜布納唯一的成就便是反西格馬負超子的發現。”當杜布納科學城的科學家們歡呼發現反西格馬負超子這一偉大科學成果時，中國政府突然給正在莫斯科郊外的中國科學家王淦昌發來一份絕密電報：放棄手頭工作，立即回國接受新的任務。
什麼新任務這麼急呀？王淦昌一生不善政治，但他知道自己從事的核事業與政治太密不可分了。不用說，祖國的需要是第一位的，在決定離開杜布納的那一夜，他靜靜地思索了一下各種可能。他已經好久沒顧上看看報紙了，可當他拿起一份中國的《人民日報》和一份蘇聯的《真理報》時，不由內心一陣隱痛：兩個社會主義大國已經罵得不可開交了！“太糟糕啦！”王淦昌從不對政治時勢發表評語，然而他內心明白：中國要與蘇聯徹底分手了，中國的科學發展也將同時要與蘇聯“老大哥”們斷絕交往了。作為一名科學家，王淦昌知道新中國才成立不久，一切科學實驗條件尚不具備，相對而言，蘇聯要強大得多先進得多。“我能為祖國做些什麼呢？”那一夜王淦昌睡不著。第二天，他把在留蘇期間積省下來的14萬盧布以買設備的名義全部交給了國家。
“今天我把大家招來，想開最後一次會議。大家知道，我已經接到回國的命令。”離開杜布納的前一天，王淦昌把在聯合研究所的中國部下全都召集在一起，以少有的沉重口氣對大家說道。助手們這才想起應該給王淦昌開個歡送會，準備點水果茶點什麼的。“汪容，你們別去忙乎，坐下，都坐下。我有話對大家說。”汪容等年輕人隻好折回，坐到原來的位置，靜等一向嚴格要求的王淦昌“訓話”。
“我給大家出一個題目：今後的高能物理實驗方向應該如何選擇？這是頂頂重要的。我比你們先離開聯合所，你們也要做好馬上回國的準備。回去後我們的條件比這兒差了，但新中國的物理科學實驗不能停止！怎麼辦呢？我們心裏必須有數。這是我離開杜布納留給大家的最後一道題，你們回答好，我心裏就踏實了。這比給我開個隆重的歡送會要開心得多！”王淦昌說完自個兒又樂起來，“真有意思！”弟子們一下也跟著樂了，像往常一樣，又你一言我一語地“開起仗”來了……“要我看，王先生的方法也不是最理想的。”有人當著王淦昌的麵在黑板上劃拉著，而這樣的事在杜布納聯合所是常有的事。導師與學生進行角色的交換，在王淦昌的身上不算是新鮮事兒。這不，已經打好領帶準備回國的王淦昌，還是以一顆平常心坐在台下聽自己的學生發表高論。
這時，坐在一旁的汪容被人輕輕用胳膊捅了一下：“快看，王先生幹嗎了。”汪容轉頭一瞅，差點笑出聲。原來，聚精會神的王淦昌竟然不知什麼時候從沙發上“出溜”了下來，蹲坐在地毯上竟毫無察覺。“先生，您還是坐起來舒服些。”汪容將他扶起，王淦昌似乎仍然沒有感覺似的兩眼直盯著黑板……
這一幕，幾十年後汪容一直沒有忘記過。他說：“王淦昌先生對科學的真誠與專注，教育了中國物理學界幾代人，並且永遠是後人的榜樣。”王淦昌回國沒多久，被通知到二機部部長辦公室。
什麼事這麼急呀？王淦昌走進部長劉傑的辦公室時，見老朋友、好搭檔錢三強教授也在。錢三強此時是二機部副部長兼原子能所所長，王淦昌內心的緊張似乎減少了一半。
“王先生，今天請您來，想讓您做一件重要的事情。請您參加領導原子彈的研製工作。”劉傑部長開門見山，“毛主席和黨中央已經作出決定，有人想卡我們，我們就要爭口氣！”我們中國也要造原子彈？！王淦昌一陣激動，他看看錢三強。錢三強朝他重重地點點頭。
這是真的了！王淦昌隻覺自己的手心熱得很。
“毛主席給原子彈研製工程定的代號是‘596工程’，是國家最高機密，從現在起必須長期隱姓埋名，不得跟任何人透露你的工作，即便是家人。還要斷絕一切海外關係。”知識分子出身的王淦昌，像剛入伍的戰士，站起身來，畢恭畢敬地向劉傑部長保證：“行，我能做到！”劉傑和錢三強頓時對視著笑了，請王淦昌坐下。
“為了工作需要，不用真名可也得有個化名吧？總不能叫我們王先生阿狗阿貓呀！”劉傑的一句話，使氣氛異常的辦公室裏響出了一陣笑聲。
王淦昌又噌地站立起來。他眨了眨眼睛，說：“就叫王京吧。北京的京，怎麼樣？”“好呀，王京同誌！讓我們一起為中國研製出原子彈吧！”劉傑高興地上前握住王淦昌的手，一旁的錢三強也把自己的手放了上去……