在葉企孫先生和吳有訓先生的鼓勵下，1930年我考取了江蘇省官費留學生，被分配去德國柏林大學，做邁特納的研究生。邁特納是柏林大學第一位女教授，也是很有名的實驗物理學家。愛因斯坦認為“她的天賦高於居裏夫人”。
我在德國留學4年(1930—1934)，這4年正是現代物理學史上的黃金時代，新的理論、新的發現一個接著一個。
1929年，狄拉克預言存在正電子。狄拉克是英國的數學物理學家，他在研究中得到一些方程表明，電子應該是具有兩種不同電荷的粒子，一種為正，一種為負。我們已經知道電子帶負電荷，按照狄拉克的理論，他認為應該存在一種和電子相似的帶正電荷的粒子。
1930年，奧地利物理學家泡利提出中微子假說。物理學家發現，鈾(一種放射性元素)和別的放射性物質發射三種射線：第一種能被負電極吸引，穿透力不強，叫α(阿爾法)射線；第二種射線能被正電極吸引，穿透力比較強，叫β(貝塔)射線，就是湯姆遜證實的電子射線；第三種射線穿透力最強，叫γ(伽瑪)射線。
1914年，英國物理學家查德威克發現，α射線、γ射線的能量是一個一個分立的，而β射線的能量是從小到大連續分布的。為什麼β射線是這種連續的能量譜呢？一些實驗物理學家，還有我的老師邁特納都在做β衰變實驗方麵的研究。這件事也引起了泡利的興趣和關注，他通過研究發現，原子核在放射β(電子)粒子時，電子的能量比預計的小了。於是，他在一封信中提出，當原子核發射出一個β粒子時，同時也伴隨著發射出一個不帶電、也不具有質量的粒子，就是這個粒子帶走了丟失的能量，這就是中微子。
1932年，查德威克發現中子。同一年，美國物理學家安德遜在宇宙線中找到了正電子，證實了狄拉克的預言。
1933年，意大利人費米提出β衰變理論，在理論上肯定了中微子的存在。
1934年，約裏奧·居裏夫婦發現人工放射性。
這一係列的進展，在德國物理學界引起強烈的反響，對我也是很大鼓舞，我覺得物理學太有趣了，我更加愛我選擇的專業。每一項新進展的消息傳來，我都注意老師們的反應，傾聽他們對這些新理論、新發現的看法，從而辨識當代物理學發展的新方向。
柏林大學在當時是世界科學研究的一個中心，我能到這裏學習，感到很幸運，這也是清華大學兩位老師對我的培養。我常常想到我的祖國貧窮落後，需要我們學好本領，振興祖國。
在德國我很想念自己的祖國，常回憶自己在國內的事情。我想起1926年3月18日，北平5000多名群眾在天安門集會遊行，反對英、美、日等八國政府提出的最後通牒，遭到段祺瑞政府軍警的血腥鎮壓的情形。當時我們清華大學也有部分同學參加集會，我親眼看到我的同學在我身旁中彈倒下。血淋淋的場麵，使我看清了北洋軍閥的反動賣國真麵目，深深感到中國青年應該肩負起救國的重任。所以，我在德國抓緊一切時間和機會學習。
我就讀的柏林大學威廉皇帝化學研究所放射物理研究室，是在柏林郊外的一個小鎮上。這裏環境很好，比較寧靜，我除了到城內的校部去聽課和聽講演外，其他時間都在郊外的課堂學習，或者在實驗室做實驗。我一進實驗室就忘了時間，常常是工作到深夜，而實驗室的大門晚上10時就鎖上了，我常常翻圍牆回宿舍。