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  南部陽一郎1921年1月18日出生於大日本帝國東京府東京市,2歲時因關東大地震而跟隨父親回到福井縣福井市。從舊制福井中學(現)畢業後考入舊制第一高等學校。因就讀一高期間受到湯川秀樹在理論物理學方面的啟發,他進入東京帝國大學(1947年起更名為東京大學)理學部物理系學習,於1942年和1952年分別獲得學士和博士學位,期間參與了朝永振一郎研究室的研究。1949年,南部陽一郎被朝永推薦至大阪市立大學擔任副教授,次年升為教授,當時年僅29歲。同期共事的還有西島和彥、中野董夫等人,他們日後都曾名列諾貝爾獎候選人。  1952年,南部應邀赴美,到普林斯頓高等研究院進行訪問研究。1956年起,任芝加哥大學副教授,1958年升任教授。1974年至1977年間兼任芝大物理系主任。此外,他也在1970年取得美國國籍。

  南部陽一郎提出量子色動力學中的強互動作用色荷規範,開創了粒子物理學中的自發對稱性破缺機制的早期研究,並發現雙共振模型可以解釋弦的量子力學理論。  在弦理論的創始人裡,南部教授尤具代表性。弦理論中的南部-後藤作用以南部陽一郎和後藤鐵男的名字命名。在粒子物理和凝聚態物理中,滿足自發對稱性破缺模型的玻色子也被稱為南部-戈德斯通玻色子,這也成為希格斯機制的起源。  南部膺得了芝加哥大學物理系及該校費米研究所的Henry Pratt Judson Distinguished Service名譽教授,是對他超過五十年的教授生涯的至高肯定。

  南部教授獲獎無數。1970年,他獲得日本人首座丹尼·海涅曼數學物理獎。1986年,因對自發對稱性破缺的研究,他獲得了國際理論物理中心頒發的狄拉克獎章。1994年,美國物理學會將當年櫻井獎授予南部陽一郎,以表彰其對場論和粒子物理的貢獻。由於他將超導理論中的自發對稱性破缺引入到粒子物理中,開創了基本粒子物理的多個重要思想,因此與俄羅斯物理學家維塔利·金茲堡一起被授予1994/1995年沃爾夫物理學獎(日本人首個)。2005年,因為對基本粒子物理學標準模型的貢獻,他獲得富蘭克林獎章(日本人第2個)。2008年10月7日,因發現亞原子物理學中的自發對稱性破缺機制,被瑞典皇家科學院授予當年度的諾貝爾物理學獎,亦成為首位美國籍的日裔諾貝爾獎得主及日本第3位諾貝爾獎暨沃爾夫獎雙料得主。  此外,南部陽一郎還曾獲得羅伯特·奧本海默獎、美國國家科學獎章(1982年)、馬克斯·普朗克獎章(1985年)和日本文化勳章(1978年)。

  超對稱創始人之一布魯諾·朱米諾曾評價道:「他總是比我們超前10年,所以我曾試圖理解他的工作,以便能對一個10年之後將會興盛的新領域有所貢獻。可是,與我的期望相反,我費了10年的工夫才理解他的工作。」  2008年諾貝爾物理學獎得主之一、京都大學名譽教授益川敏英曾表示:「南部先生是日本最偉大的物理學家,我認為,他甚至在湯川秀樹、朝永振一郎之上。」「日本的諾貝爾獎物理學家都是常人,我對他們很熟,真可說是『天才』的只有南部陽一郎。」

  2010年11月12日,南部教授特別出席普渡大學教授根岸英一的諾貝爾化學獎慶祝會。兩人同為定居美國中西部的日裔諾貝爾獎得主,也都是東京大學校友。不久後,南部返回日本大阪定居,兼領數個名譽教職。  2015年7月5日,南部因急性心肌梗塞在日本大阪逝世,時年94歲。但死訊直到7月17日才被大阪大學公開。
南部陽一郎(,1921年-1月18日-2015年-7月5日),生於日本東京的日裔美國公民,世界知名粒子物理學家,去世前為芝加哥大學物理系及費米研究所名譽退休教授、大阪大學特別榮譽教授、大阪市立大學名譽教授、立命館亞洲太平洋大學學術顧問。