赵忠尧是我国著名的物理学家，被誉为中国核物理事业的先驱者和奠基⼈之⼀。他在美国加州理⼯学院攻读博⼠学位期间，做出了⼀个重要的物理发现，即硬γ射线在物质中的反常吸收和特殊辐射，这是正负电⼦对的产⽣和湮灭过程的最早实验证据，对量⼦电动⼒学理论的发展有重要意义。
硬γ射线是指能量⾼于1MeV的γ射线，它是⼀种⾼能电磁辐射，可以穿透物质。当硬γ射线通过物质时，它会与物质中的原⼦核和电⼦发⽣相互作⽤，导致射线的能量和⽅向发⽣变化。这种变化可以⽤吸收系数和散射截⾯来描述。
1928年，英国物理学家保罗·狄拉克提出了⼀个描述电⼦运动的⽅程式，即狄拉克⽅程。这个⽅程式不仅符合相对论原理，⽽且也符合量⼦⼒学原理。狄拉克⽅程有⼀个惊⼈的结果，就是它预⾔了存在⼀种与电⼦具有相同质量但相反电荷的粒⼦，即正电⼦。
赵忠尧到加州理⼯学院攻读博⼠学位时，并不知道狄拉克⽅程和正电⼦的存在。他只是按照导师密⽴根教授的安排，⽤放射性元素铊208作为辐射源，测量硬γ射线（能量为2.6MeV）在不同物质中的吸收系数，并⽤克莱因-仁科公式进⾏计算。他发现，当硬γ射线通过轻元素时，实验结果与理论公式相符，但当通过重元素时，出现了反常现象，实验结果⽐理论公式⼤了约40%。
为了探索这种反常吸收的机制，赵忠尧设计了新的实验，进⼀步研究硬γ射线与物质的散射辐射。他⽤⾼⽓压电离室和真空静电计进⾏测量。他发现，硬γ射线被铅散射时，除了康普顿散射外，还有⼀种特殊的光辐射出现。这种特殊辐射的强度是⼤致各向同性的，并且每个光⼦的能量与⼀个电⼦质量的相当能量很接近。
赵忠尧将这个实验结果写成论⽂，并于1930年10⽉在《物理评论》杂志上发表。赵忠尧的这两篇论⽂引起了国际物理学界的注意。许多物理学家开始重新思考硬γ射线与物质的相互作⽤，并寻找正电⼦的存在证据。1932年，赵忠尧的同学安德森⽤云室做宇宙线的实验，在照⽚中发现了⼀条和电⼦径迹相似但在磁场中弯曲⽅向相反的径迹，从⽽发现了正电⼦。
赵忠尧虽然没有直接观测到正电⼦，但他却是第⼀个发现了正负电⼦对湮灭过程的实验迹象。他观测到的特殊辐射就是由正负电⼦对湮灭产⽣的两个γ光⼦。他还观测到的反常吸收就是由⾼能γ光⼦分裂成正负电⼦对所引起的能量损失。他的实验结果为后来安德森等⼈发现正电⼦提供了重要的线索和依据。