1945年下半年，二次大战结束，战时研究停止，吴健雄成为少数几个可以留在哥伦比亚大学工作的物理学家之一。而当时，美国对女性，特别是亚裔女性的歧视是极不寻常的。
吴健雄在哥大办公室
吴健雄要开始她新的实验，她到图书馆遍览关于β衰变方面的书籍，并且做了关于其理论及实验方面的总结，这个探究使她对β衰变的历史、发展、现状及最关键的问题看得比较清楚，使她选择原子核的β衰变作为一个探究的领域。
吴健雄战后头一个实验，是重做了和她同时在柏克莱的大科学家阿瓦瑞兹做的一个实验，这是阿瓦瑞兹和另一位科学家做了一个有关氢的中子散射实验，得出结果与实验不符。吴健雄和几位科学家合作，仔细进行这个实验，发现不符的原因是来自实验测量上的一个瑕疵。
吴健雄与合作者安勃勒博士在交谈
当时，在哥大，吴健雄还不是正式教员，她是以资深科学家的名义，与阮瓦特、黑汶斯、邓宁等几位科学家合写了一篇论文发表在1946年3月出版的《物理评论》上，这篇文章是他们实验结果的报告，实验工作大部分是吴健雄做的。随后，吴健雄等人继续发表了几篇文章，都是不同元素的慢中子效应。除外，吴健雄也和不同科学家合作，从事一些敏感放射性探测器的发展工作，这些工作有曼哈顿计划合约的工作，也有她后来继续开展的，对于促使她在β衰变中做出重大贡献奠定了基础。
费米提出β衰变理论后，因实验数据的不足，科学界对此有争论。1949年，吴健雄和一位合作者艾柏特（R.Albert）做了一个实验，来验证β衰变理论与实验间的歧异。吴健雄的实验结果与费米的理论完全吻合，这个成果的论文一发表，结束了多年来许多纷扰不休的争论，吴健雄也因此在β衰变理论领域中，有了举世闻名、一流精确实验科学家的声誉。
1949年以后，吴健雄继续这方面工作，除了原先的一种β衰变谱线外，她又陆续地看到几种不同形式的β衰变谱线，早先出现的β衰变谱线称为容许β谱，后面新类型的则称之为禁戒β谱，吴健雄通过实验观测出三种不同的禁戒谱，三级禁戒谱的实验观测与理论预言一致，使β衰变理论进一步成功。
1950年初，未满40岁的吴健雄已经在β衰变理论领域享有最权威的地位。直到1952年，吴健雄被聘为有永久聘用资格的副教授，这在哥大是极不容易的。但是，吴健雄的薪水一直很低，直到1975年新上任的系主任舍博知情后，特别给她大幅加薪。吴健雄一直不公开谈论这些事情，她只是埋首于研究工作。
吴健雄在哥大物理系教授原子核物理课程，也有较多研究生跟她做实验。她不是口若悬河的演讲者，却是一个开创新境界的先驱者，她的学生，曾担任过罗格斯大学物理学院院长的库勒说：“吴健雄上的课是最精彩的一门课”。1966年，吴健雄与加州大学洛杉机分校的理论物理学家莫兹考斯基（S.Moszkowski）合著了《β衰变》出版，许多物理学生称之为经典著作。麻省理工学院物理学家葛罗辛(L.Grodzin)说：“吴健雄的这本书是一定要读的，读不通这本书的人，最好不要搞物理”。 （素材来源台湾著名学者江才健著《吴健雄》 文/何寿林 审核/丁锴）
