物理系主任，以观察员的身份，被派往美国观摩一次新的原子弹试验。之后，他设法来到自己1927年至1931年攻读博士的加州理工学院，学习加速器设计与制造知识，幻想有朝一日在这方面为国家效力。两年时间里，他利用国内筹措来的125万美元，秘密采购了一批器材，打算回国后，自己组装一台加速器。国民政府败退到台湾，新中国成立，赵忠尧拒绝了台湾方面的邀请，决定回新中国参加和平建设。他冒着极大风险，携带一批物理实验器材踏上了回国的轮船，途中，他历经磨难，尤其是途经日本时，被驻日美军非法扣押，经国内多方营救，才得以回国。后来，正是利用赵忠尧带回来的这些部件、器材，中国装配完成了第一台质子静电加速器，它成为早期物理所进行教学、科研的最好设备。李政道曾经说过：赵忠尧先生1929年在加州理工学院就发现了正电子，后来同在加州理工学院做研究的安德逊，因为观测到宇宙射线中的正电子而获得了诺贝尔奖，其实赵忠尧先生本该在20世纪30年代初，就应成为第一个获诺贝尔物理学奖的中国人。中科院近代物理研究所的第一任所长是吴有训，钱三强是第二任所长。198年，钱三强就是抱着为国家做一件大事情的决心回到祖国怀抱的，一件大事情——说白了就是为中国搞出原子弹来。最初几年，近代物理所条件很差，基本没什么设备，但钱三强却想方设法网罗人才，除了老资格的赵忠尧，他从清华要来了在英国曾经获得哲学、科学双博士学位的彭桓武，从浙江大学要来了著名物理学家王淦昌，又邀请放射化学家杨承宗来所里工作，当然也包括他的夫人何泽慧。还有被称为“娃娃博士”的邓稼先，也被他要来了，还有一些当时不太知名的大学生。正是这些人，参与了近代物理所的创建，当时中国最杰出的物理学家，聚到了一起。由于外国封锁，缺乏器材，钱三强发动大家到北京的旧货市场找零件，自己动手制造了一批简易仪器。有一次，彭桓武到天桥的垃圾箱里翻找零件，竟被警察误认为小偷，给扣了起来，闹了一个大笑话。这个时候，没有人告诉钱三强中国要搞原子弹，此时，他甚至不知道已经发现了铀矿苗头。钱三强完全凭着一种直觉，预感到要发生什么，悄悄开始了部署。中国要想征服原子弹，钱三强当所长的近代物理所，责无旁贷！