吳健雄在舊金山是為了要探望她的一位林姓女同學，本來只準備停留一個禮拜，但是她經由當時一位中國學生會會長的介紹，由早幾個禮拜到達柏克萊，也是唸物理的的袁家騮領著參觀了柏克萊的物理實驗設備，結果竟然使她改變了原先要到密西根大學去的心意，決定留在美國西岸的這個朝氣蓬勃的科學新天地。吳健雄改變主意的另外一個原因，據她自己說，是因為聽說她要去的密西根大學有一個學生俱樂部，雖然是由男女學生共同募得經費蓋的，但是俱樂部落成之後，女學生卻不可以由正門出入，必須由側門進出，這種對女性的歧視，使吳健雄大感意外，原因是她在中國唸書的大學，不但有許多女同學，也從來沒有受過不公平的待遇，她萬萬沒有想到，美國居然還有如此歧視女性的陋習，這使得她對於美國有了完全不同的觀感。

　　吳健雄心意既定，便由袁家騮陪同著去見了加州大學柏克萊分校的物理系主任柏基（R.Birge）。柏基雖然被批評為是一個十分挑剔、小心眼、對於外國人、特別是對於中國人、女性和任何英文有外國腔的人，都有著很強的偏見，但是他因為看出了吳健雄不凡的物理才分，因此雖然已經開學，柏基還是特別破例接受吳健雄的申請，歡迎她進入柏克萊物理研究所就讀。

　　吳健雄的改變心意留在柏克萊進修，對她後來一生的科學成就有著極其關鍵的影響，可以說是一個極有眼光的抉擇，因此許多人都會稱讚她的選擇，只有和她同船由中國到美國來唸書的手帕交董若芬，由於突然變成要獨自一個人去密西根唸書，心中很不痛快，也因此和吳健雄斷絕了往日親密的交往，終生都沒有恢復。

　　吳健雄在柏克萊的求學生涯，確實是她後來成就傑出科學事業的一個契機。當時在加州大學柏克萊分校的大物理學家，有後來主持美國製造原子彈計劃，有「美國原子彈之父」稱號的歐本海默（R.Oppenheimer），有因為發明迴旋加速器而得到諾貝爾獎的勞倫斯（E. Lawrence），吳健雄在名義上是勞倫斯的學生，事實上他是跟隨塞格瑞（E.Segre）做實驗，塞格瑞是由義大利到美國來的一位傑出物理學家，他後來在一九五九年得到諾貝爾物理獎。

　　吳健雄一開始的實驗工作，是在放射性衰變方面，由於科學家在一九三八年發現了鈾原子核的分裂現象，塞格瑞和吳健雄也就立刻的投入這一方面的研究。吳健雄的實驗工作雖然是在塞格瑞的指導之下，但是許多的想法和工作都是吳健雄獨力完成的，塞格瑞死後出版的自傳評價吳健雄，認為這個他在柏克萊的頭一個學生，對工作十分狂熱，對物理幾乎到了著迷的地步，極有天份，十分聰敏並且才氣縱橫。

　　吳健雄確實是一個對於工作成就十分專注執著之人，一九五一年因為發現超鈾元素而獲諾貝爾獎的希伯格（Glenn Seaborg），比吳健雄早兩年到柏克萊，也是一位實驗物理學家。希伯格曾經形容吳健雄是他所見最漂亮的女性實驗物理學家，不過他對於吳健雄當時利用加速器做實驗時，所顯現的頑強個性和決心，也是印象深刻。

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