| Interessi: | Zichichi ha lavorato nell'ambito della fisica subnucleare presso i laboratori Fermilab di Chicago e CERN di Ginevra, dove nel 1965 ha coordinato il gruppo di ricerca che ha scoperto un antinucleo di deuterio (nucleo di antideuterio), nucleo di antimateria (da non confondere con il primo antiatomo). Tra le sue altre scoperte l'energia effettiva nelle interazioni tra quark e gluoni, la struttura tipo-tempo del protone, il primo esempio di particella barionica contenente un quark della terza famiglia, l'effetto leading nella produzione di barioni con quark della seconda e terza famiglia.
Sono suoi progetti quello di un circuito elettronico per la misura ad alta precisione (75 millesimi di miliardesimi di secondo) dei tempi di volo delle particelle subnucleari, e del Laboratorio del Gran Sasso.
È sua la proposta di Eloisatron, un acceleratore circolare avente una circonferenza di circa 300 km capace di raggiungere un'energia nel centro di massa di circa 200 TeV, espandendo la tecnologia del Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Viste le enormi dimensioni dell'acceleratore, la difficoltà a trovare un sito per la sua realizzazione, ed il conseguente costo, il progetto è da molti ritenuto poco realizzabile.
Nel 1963 ha fondato presso Erice il Centro Ettore Majorana di cultura scientifica.
Ha istituito la Fondazione e Centro di Cultura Scientifica «Ettore Majorana», comprendente centodiciotto Scuole postuniversitarie in tutti i campi della ricerca scientifica moderna, che distribuisce anche borse di studio a studenti meritevoli.
È stato presidente dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare dal 1977 al 1982 e nel 1980 ha fortemente appoggiato la creazione dei Laboratori nazionali del Gran Sasso. Attualmente è docente emerito di Fisica superiore all'Università di Bologna.
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