1998年6月2日,美东部时间凌晨6时零9分,发现号航天飞机腾空而起,机内载中、美等国共同研制的“阿拉法磁谱仪”进行运行实验,阿拉法磁谱仪实验是一个大型国际合作科学实验项目,实验由丁肇中教授领导,包括美国、中国、意大利、瑞士、德国、芬兰等国家和地区的37个研究机构的物理学家和工程师参加,仅中国参加的科学家和工程师就不下200人,其目的是寻找太空中的反物质和暗物质。2002年6月14日,丁肇中在第二次回乡祭扫祖墓。2004年11月7日,南京航空航天大学报告厅,师生们在听丁肇中教授作报告,内容关于寻找太空中的反物质和暗物质。2005年6月18日,丁肇中携妻苏姗将子回到故乡山东日照寻根祭祖,在故乡涛雒镇南门里,面对上千名久久迎候的父老乡亲,丁肇中难以掩饰激动的心情。2005年,世界物理年活动日前在欧洲启动,他正领导着来自美国、法国、德国、中国等14个国家43所一流大学和科研院所的581名物理学家,在日内瓦建造的世界上能量最大的正负电子对撞机上,探索宇宙中的新物质、反物质。2006年11月,用美国128号航天飞机将AMS实验送到国际空间站,实验为期3-5年,丁肇中为这个实验付出了大量的心血。2009年11月,丁肇中在日内瓦欧洲核子研究中心宣布,用于寻找宇宙中的反物质和暗物质的重要科学仪器阿尔法磁谱仪(AMS02)将于2010年7月29日早上7点30分(美国东部时间),在美国肯尼迪空间中心搭乘奋进号航天飞机的STS-134航班升空,送到国际空间站,开始为期3年的探索之旅。2011年5月,丁肇中主持建造的第二台阿尔法磁谱仪(AMS—02),搭载奋进号航天飞机升空,开始了它在国际空间站的使命-寻找反物质和暗物质。2013年4月3日下午五点(日内瓦时间),丁肇中首次公布其领导的阿尔法磁谱仪(AMS)项目18年的第一个实验结果-已发现的40万个正电子可能来自一个共同之源,即脉冲星或人们一直寻找的暗物质。2016年12月17日,丁肇中受聘为复旦大学荣誉教授。2019年11月10日,丁肇中受聘为山东高等技术研究院名誉院长。