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1910年1月9日，张文裕出生在惠安县涂寨镇宫后村。
1921年，上过两年私塾的他就到惠安时化小学（现惠安实验小学）插班四年级。
1923年，小学毕业并以出色成绩考入泉州培元中学。
1931年，燕京大学物理系毕业后留校当助教，同时在研究生院继续攻读，第二年提为教员。研究生院毕业后，获得硕士学位。
1934年，考取“英庚款”公费留学，赴英国剑桥研究生院深造。
1935年，赴英国剑桥大学卡文迪什实验室，在诺贝尔奖获得者E.卢瑟福教授的指导下从事核物理研究，1938年获博士学位。
1938年11月，张文裕回到中国。他到处找朋友、同事，要求奔赴前线，结果四处碰壁。后经过物理学家吴有训介绍，到成都四川大学任教授，半年后又应西南联大聘请任该校物理学教授。
1943年至1949年，在美国普林斯顿大学巴尔摩实验室任研究教授。
1949年至1956年，任普渡大学教授。
1956年起，在中国科学院原子能研究所任研究员、宇宙线研究室主任、副所长等职。同年，他应邀访问了欧洲核子研究中心。
1958年起，在中国科技大学兼任教授。
1959年至1964年，他被派往苏联杜布纳联合核子研究所工作，曾担任中国组组长，并领导一个联合研究组的研究工作。
1972年，他随中国科学家代表团出访英国、瑞典、加拿大和美国。
1973年他曾率领中国高能物理代表团出访美国、西欧。
1973年至1984年，任中国科学院高能物理研究所所长。
1978至1984年，兼任中国科学技术大学近代物理系主任。
1984年起，改任中国科学院高能物理研究所名誉所长。
1992年11月5日，张文裕因病在北京逝世。
科研综述
张文裕主要从事核物理和宇宙线等方面的实验研究并取得突出成就。验证了N.玻尔的液滴模型。发明了多丝火花计数器。20世纪40年代后期进一步研究确定子和原子核没有强作用，并在子吸收的研究中确证了子的存在，从而开拓了奇异原子物理研究领域。在超子与核子散射研究、北京正负电子对撞机建造的奠基性工作、筹建高山宇宙线实验站等方面作出了重要贡献。
研究领域&研究成果
张文裕毕生献身于科学研究和中国的高能物理事业。在放射性同位素、宇宙线大气簇射和奇异原子研究以及多丝火花计数器的发明方面做出开创性的贡献。尤其在μ子吸收的研究中确证了μ原子的存在，从而开拓了奇异原子物理研究领域。
1943年秋，张文裕接到美国普林斯顿大学的邀请，再次远涉重洋到美国，在普林斯顿大学专门从事核物理研究和教学，继续致力探索微观物质世界的奥秘。1947年，张文裕在美国普林斯顿大学Palmer实验室根据铅、铁和铝箔停止μ子的实验，证明μ子被核俘获后在定态轨道跃迁，同时发射1—5MeV低能光子。实验表明μ子可以在一定条件下取代核外电子而在轨道上绕核旋转，从而以实验发现了μ子系弱作用粒子和μ原子，国际上称之为“张原子”和“张辐射”。
1956年回中国后，他推动云南落雪山宇宙线实验站的扩建，与肖健共同领导建造了当时世界上最大的云室组，做出了高水平的物理工作，培养了一代宇宙线研究者。20世纪60年代初，张文裕在苏联杜布纳联合核子所利用加速器进行高能物理实验，他把当时已知的重子共振态归纳成核子和超子的激发态，提出了一个重子能级跃迁图，并在Λ0超子和核子散射研究方面做出了贡献。
1972年，以他为首的18位科学家写信给周恩来总理，建议建造高能加速器，开展高能物理研究。1981年，张文裕亲自主持了高能物理研究基地建设调整方案的论证。他征求和听取了中国国内外高能物理学家的意见，在确定建造北京正负电子对撞机以及对撞机的物理目标和能区选择上起了关键作用。
在西南联大，张文裕开设核物理课程，名称是“天然放射性和原子核物理”。当时的中国大学能开出这样课程的人可谓凤毛麟角，因此特别吸引人。上这门课的研究生和助教包括杨振宁、唐敖庆、李政道等
张文裕是中国宇宙线及高能物理研究的奠基人之一，他一贯重视理论与实验相结合，为发展中国的高能物理事业呕心沥血，直至生病期间还坐着轮椅到对撞机工地了解工程的进展。（中国科学院高能物理研究所评）
张文裕为中国高能物理的研究和发展，为中国成功研制原子弹、氢弹核武器立下不朽的功勋。（泉州晚报评）
