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1952年7月的原金陵大学天津路分校校址处，全国院系调整后的“南京大学”鸿蒙初开，万事伊始。原7个学院35个系大部分被调出，只剩下两个学院13个系。南大成为了一所文理科综合型的大学，时年34岁的程开甲就是这时来到了南京，走进了南大，走进了物理系。
20世纪50年代初期，“三大改造”和“一五计划”正在如火如荼进行中，国家加大力度发展金属等重工业相关产业。但是当时的中国，在这些方面从理论到技术都是一片空白，全国高校相关专业极端缺乏，没有一点学术积淀，甚至连科研器材、相关研究人员都没有。1953年，南京大学响应国家号召，决定大力发展金属学科，从基础工作做起，程开甲同施士元教授一起领衔组建“金属物理教研室”。
程开甲曾回忆道：“我以前是从事固体物理研究，是搞基础理论的。金属物理是固体物理的一部分，但它偏应用，故实际相差很远，认识很不足，当时一提金属物理，就想到铸锻加工、热处理等，实际上仅是金相学、金属学等，离固体物理甚远，对我来说根本是外行。”但是国家有需要，自己不干谁来干。他凭借深厚的理论基础，慢慢学习实践知识，点滴积累，持之以恒，主动找专家请教问题、积极到外单位去学习经验。
为了学习金属学，程开甲同燕恩光一起，每个星期都会去两次南京工学院，听当时讲授金属学的专家高良润讲师教授金属学，整整一个学期，繁忙工作之下，他竟然一节课都没落下，这样学下来，金属学的基础知识也就基本掌握了。另一方面，为了学习锻压加工等知识，他同年轻教师王业宁一起远赴沈阳金属研究所，一边向内耗专家葛庭燧学习金属内耗的理论和实验（后来王业宁因内耗机理的研究与创新等，当选中科院院士），一边向所长李熏学习材料测试等，程开甲还在工厂中开展实践，学会了拉单晶的工艺和工作原理以及如何使用马弗炉退火等等。这样下来，程开甲对金属物理的概念渐渐清晰了起来。随着教研室中科研设备的陆续增加再加上他悉心指导不断培养出来的青年研究人员，次年南京大学便正式建成了金属物理教研组。
这是南京大学建成的第一个教研组，经过几年的发展，“金属物理教研组”更名为“晶体物理教研组”，由冯端先生领衔；后来不断发展和壮大的南京大学晶体研究团队，成为国际上颇具影响力的研究团体。
1955年之后，政治运动频繁，此时的程开甲将主要精力投入了教学。当时的南大按苏联教育方法培养金属物理专业的学生，除了要学习量子力学、热力学统计物理等课程外，还要做毕业论文和参加生产实践。程开甲带领学生一起到南京机床厂参加生产实践，学习浇铸、锻炼工件、熟悉生产工艺等，接触生产实际。
在随后的1956 年，应国家制定十二年科学规划的要求，程开甲奔赴北京，与卢嘉锡、黄昆、洪朝生等老一辈物理学家一同参与了中半导体材料方面的规划。此后，由于周恩来总理指示要考虑基础理论研究的发展，程开甲又被留下来参加这方面规划的制订，他当时着重于考虑固体物理的发展。
1958年3月，毛泽东号召“大跃进”，号召破除迷信、解放思想、敢想敢说敢干。特殊的时代下，大搞科研成为高校一时风气。程先生回忆：“那时大跃进的形势，虽然有些过头，有盲目性，但思想活跃，大家干劲很大。”
国际环境风云变幻，原子弹技术成为在全世界树立尊严、掌握话语权的关键性条件。五十年代末，国家开始重视原子能技术的开发和利用。其时钱三强来南大，动员要大搞原子能，呼吁地方和高校成立相关研究所和教研室。江苏省科委决定大搞原子能，组建半导体研究所，程开甲便参与了江苏省原子能研究所的筹建。
不久之后，南大也开始筹备成立相关方面的教研组。
酝酿中的教研组纷纷发展壮大，除已较有基础的金属、声学、无线电教研组外，半导体、磁学、核子、理论等教研组都很快发展巩固起来，形成一个领域宽广全面展开的物理学系，南京大学的“核物理教研室”的创建，也落在了施士元和程开甲的肩上。
大跃进时期条件艰苦，加上国际上相关文献、技术以及研究工作保密性都极高，研究难度很大，连最基本的仪器也只能自己研制。程开甲小组承担的是双聚焦β谱仪的研制。在研制方案的制定阶段，大家查阅资料文献，进行分析研究，理论计算，反复讨论。整个过程十分复杂，需要设计磁场、抽真空、做放射源、必需的电子测量设备等等，终于设计出了具有创新特色的方案。
而实际工作中程开甲发现困难还有很多，工作量非常大，最需要协作。他在多年之后回忆道：“那时只能不断学习，向懂的人请教，如电子线路上的问题，请严志华来讲课，真空我们也不懂，一度把放电现象误认为出讯号，经深入研究，才发现了对Pchen-Beck 效应问题并得到解决，就这样在不断克服困难中终于成功地把β谱仪做出来，测得元素的衰变曲线，大家都很高兴，我们师生也就在这科学实践中得到了真正的锻炼，我们核子组中不少教师就这样培养出来的。”
最终双聚焦β谱仪成为南京大学第一台核物理实验仪器，作为代表性成果，获得了国家的嘉奖。
程开甲后来回忆道：“从整体说大跃进工作是有损失的，但如有踏实的作风、科学的态度，也能出成果且培养锻炼了人，对核子组来说也是为后来加速器的研制奠下了有利基础。”不久，这个团队又动手做了一台直线加速器，为南京大学核物理发展打下了基础。
同事曹天锡最为赞赏的是程开甲等老一辈科学家们扎实而广泛的知识积累，并认为这是一切成就和贡献的基础。曹天锡感叹：“那时候从理论到实验，从仪器设备试制到巨大工程建立全是空白，几乎一切都要从‘零’开始。程开甲先生就是凭着扎实的广泛的已有知识带领一个个团队从编写教材培养人才开始，创建各有关研究领域的理论，计算方法到实验，再到生产建造，从无到有，一步一个脚印，最后才达到今日的辉煌的成果。所有这些成果，没有扎实而又广泛的知识为基础是很难成事的。”
1960年至1962年期间，程开甲仍担任着南京大学教授，为南京大学核物理专业的建立做了大量工作。此后，程开甲一直兼任南京大学教授、博士生导师。在南京大学百年校庆时，他被授予“世纪校友学术成就金质奖章”。
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