1946年6月30日，美軍在太平洋比基尼島上再次試爆原子彈，中國核物理專家趙忠堯教授應邀前往觀摩。看著遠處升騰的蘑菇雲，趙忠堯內心卻是五味雜陳。他十幾年前開展的“電子湮滅”研究為原子彈提供了理論基礎，而中國的核物理卻遲遲沒有進展。此處多說一句，趙忠堯的研究成果受到瑞典皇家學會的高度重視，因為評獎時出錯，使得趙忠堯在1936年與諾貝爾獎失之交臂。
觀摩結束後，趙忠堯卻意外失蹤。他的滯留美不歸併不神秘，這一切都是中央研究院物理研究所所長薩本棟計劃好的。抗戰勝利後，薩本棟立刻向蔣介石建議開展原子能和微波方面的研究，並提出了一筆210億法幣，合50萬美元的預算，用於購買研究必備的靜電加速器。老蔣急於發動內戰，只給了一個“近代物理研究所可先籌劃設計，暫時緩辦”的批覆。所以薩本棟交代趙忠想辦法留在美國，瞭解最前沿的科技，同時設法購買研究設備，而他則在國內盡力籌款。
趙忠堯回到母校加州理工大學主攻靜電加速器的研製。當時有人笑話他太傻，放著好好的理論不研究，反而去搞工程。趙忠堯又何嘗不知道呢，一臺加速器至少要40萬美元，而薩本棟千辛萬苦才籌來5萬塊。即便最終買下了設備，美國也絕不會放行的，唯一的辦法就是把技術帶回國。他的老師們都佩服趙忠堯的愛國精神，不但不為難趙忠堯，還經常鼓勵他多接觸，多研究。他所服務的實驗室甚至還將一臺淘汰的加速器無償送給他。1949年，趙忠堯終於將所有物資採購完畢，雖然在託運回國的時候遭到了聯邦調查局的扣押，但最終還是將關鍵設備運了回來。物資託運回國後，1950年8月，趙忠堯帶著多項研究成果，同錢學森、鄧稼先、羅時鈞等一百多為學者在洛杉磯登上回國的輪船。得知趙忠堯等一行人離開美國，中情局連發三道攔截令，他們最終被日本橫濱港的美軍扣押。錢學森的八百多公斤書籍和筆記全部被沒收，並被冠以“間諜”的名義，扣押在特米娜島。
趙忠堯因事提前將重要資料託運回國，並未遭到美軍扣押，但國民黨卻派來三個人，要求他回臺灣“洗心革面”。趙忠堯嚴詞拒絕了臺灣的邀請，因此滯留日本無法回國。國內近代物理研究所的所長吳有訓和副所長錢三強得知此事後，他們一方面向郭沫若申請，聘用趙忠堯為研究所研究員，工資為最高的每月1300斤小米，並向其家屬發放生活補助，直至趙忠堯同志到崗工作為止，同時還同時積極展開營救工作。
在各方的努力下，1951年1月17日，趙忠堯終於到達北京。李四光、竺可楨、吳有訓、錢三強等數十人前來接風，趙忠堯同志激動地說道：“感到祖國一切都是新的，又受到了熱烈的歡迎。自己向來未曾經過大的場面，又慚愧沒有為人民做過多少事情，心情很是興奮與不安，只想儘快投入到具體的工作中去，為新中國的科學發展出力”。
趙忠堯的到來為原子彈研究帶來了關鍵設備和技術，他主持研發的加速器一直用到2000年前後。為了研發加速器，趙忠堯放棄了理論研究，以至於長久不被世人熟悉，但好在國際物理學界都還記著諾貝爾欠趙忠堯一個獎，國內同行業也都認為他的貢獻不在“三錢”之下
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