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李遠哲的學術研究生涯始於大學時代， 由 指導教授【 鄭華生 】 （Hua-sheng Cheng） 教授指導 ，研究用紙[[電泳]]分離[[鍶]]與[[鋇]]。1959年 進 入[[國立清華大學]]（新竹）原子科學研究所放射化學組碩士班 就讀 ，論文 由 指導教授為【 浜口博 】 （H. Hamaguchi） 教授指導 ，研究溫泉沉積物礦質[[北投石]]含有的天然放射性同位素。1962年赴[[美國]][[加州大學柏克萊分校]]就讀化學系博士班，論文由馬漢（Bruce Mahan）教授指導<ref>[http://chem.rochester.edu/~jmfgrp/Bruce_Mahan.html Bruce H. Mahan, 1930 - 1982]</ref>，研究電子激發的鹼金屬原子的化學離化過程（chemiionization processes of electronically excited alkali atoms）。在此期間，李遠哲逐漸對離子-分子間作用以及分子散射的動力學（ion-molecule reactions and the dynamics of molecular scattering），尤其是利用交叉分子束研究反應動力學（crossed molecular beam studies of reaction dynamics），產生興趣。1967年，李遠哲去哈佛大學在[[赫施巴赫]]的指導下進行博士後研究。赫施巴赫讓兩位研究生跟隨李遠哲精巧的構想與設計工作，在短短不到兩年的期間，由於李遠哲不眠不休的工作，終於組裝完成了世界上第一部交叉分子儀。拓展了交叉分子束法的應用範圍，同時也在[[物理化學]]領域上，開拓了一個全新的研究領域。赫施巴赫後來還因此多次誇稱李遠哲為「物理化學界的[[莫札特]]」<ref>[http://www.epochtimes.com/b5/6/12/11/n1553483.htm 李遠哲滿70歲 老師巴哈溫馨送來生日禮物]</ref>。