1949年9月的一个早晨，清华大学科学馆前挤满了学生，科学馆的大教室座无虚席，好多人只能站在两边听课，演讲人是刚从法国归来的钱三强。受当时国际环境的影响，原子核物理成为热门学科。
“中国必须发展自己的核物理”，这句话击中了一个年轻人的心，他就是后来的实验核物理学家、探测器技术专家、中国工程院院士叶铭汉。当时他发现自己对气象学产生了兴趣，动了转系的念头，钱三强的这场报告让他决定继续留在物理系。“有实验事实才能发展理论，我觉得做实验很适合我。”他说。
从留级生到“同学中学的最好的”
1925年4月2日，叶铭汉出生于上海县城的一个知识分子家庭。他的叔父叶企孙是中国近代物理学的奠基人。
1937年，叶铭汉从上海萨赛坡小学毕业。小学时，叶铭汉的成绩并不好，经常处于班级中下游的位置，用他自己的话说：“能升级就是好事”。事实上，他也确实留过级，小学四年级，因为上课听讲不认真，算数考试没能及格，留级了半年。
直到初二时，有一次老师对他的作业大加赞赏，叶铭汉的学习积极性被带动起来了。“不知不觉地做事比以前认真了，念书也认真听了，练习也认真做了”。这使他的成绩大大提升，初二学年结束时，他考了第一名。
1940年，叶铭汉从当时的上海震旦大学附中初中部毕业，同年进入上海大同大学附中高中部。为了躲避战乱，两年后，叶铭汉受叔父叶企孙邀请，赴当时的重庆中央大学师范学院附中高中部继续学习。
1944年，叶铭汉考入西南联大土木系。入学不久，便赶上了当时国民政府的从军动员，反复考虑后，他觉得，“先打两年日本鬼子，再回来读书也不迟”，便加入青年远征军，决心奋勇报国。
参军后，叶铭汉被编入炮兵营，后来又被编入中国驻印军暂编汽车第一团。当时战争已接近尾声，叶铭汉实际上并没有像参军前想象中的那样陷阵杀敌，只是学习了一些驾驶技术和维修技术。抗日战争胜利不久后，他便回到当时的西南联大继续完成学业。
虽然未能上战杀敌，但这段经历意外影响了叶铭汉的人生轨迹。他在青年远征军结交的好友是物理系的，受他们影响，叶铭汉对物理产生了很大兴趣。
1946年5月，西南联大解散，学生可以自由选择北大、清华和南开三所学校就读。叶铭汉通过转系考核，如愿转入被称为“中国物理学家摇篮”的清华理学院学习物理。
1949年，他考入清华大学研究院，跟随导师钱三强进行回旋加速器有关技术的调研工作。怀着“科学报国”的一腔热血，叶铭汉潜心钻研原子核物理，在量子物理等课程中表现得十分亮眼。
研制中国最早的电子加速器
1950年，钱三强告诉叶铭汉，发展原子核物理，必须有电子加速器。而这种大型设备当时只能在中国科学院制造，随即命叶铭汉转入原子能研究所和高能物理研究所的前身——中国科学院近代物理研究所工作。
1950年11月，叶铭汉被分配到赵忠尧领导的静电加速器组，参与研制我国第一台带电粒子加速器——700千伏静电加速器的研制。
当时国内的核物理基础近乎空白，在金属真空系统等方面的研究上几乎是毫无经验，加上帝国主义封锁，科研条件非常艰苦、器材奇缺，开展工作十分困难。但组员们没有被困难击退，大家坚持自力更生，自己动手建成了许多部件。
除了赵忠尧和一位助理研究员，组里只有叶铭汉和另外三个刚毕业的年轻人。赵忠尧对这些年轻人很上心，带领着他们制订了各自的计划，每周开一次小会讨论工作，年轻人分别汇报一周来的工作、工作中的收获、遇到的困难和接下来的工作计划。在赵忠尧的帮助下，叶铭汉成长了许多。
1953年，中国科学院首次选拔留学苏联的研究生，叶铭汉被初选选中。但为了继续进行建造加速器的工作，他选择留在国内，继续在工作中学习。也就是在这一年年底，700千伏静电加速器建成了。
1954年初，近代物理研究所改名为物理研究所，并迁往北京中关村。叶铭汉负责静电加速器的搬迁、重新安装、改进和运行。加速器刚建成时，绝缘体支柱经常发生电火花放电击穿，导致加速器电压不稳，叶铭汉重新安装时改进了绝缘支柱的电压分配系统，同时添加了电晕针对高压电电极放电的电压稳定装置，提高了加速器的稳定性。
1957年，叶铭汉参加第二台静电加速器——2.5兆电子伏静电加速器的调试。1957年的年底，这台加速器初步建成，但是和第一台加速器一样，2.5兆电子伏静电加速器也出现了运行不稳定的问题。随后，他被任命为静电加速组副组长负责其运行和改进工作。
他带领团队改变了输电带的传动结构，从而使加速器的运行大为稳定，同时改进了电压稳定和测量系统，将加速器能量测定的重复性改良到了0.1％。到1959年，经过长时间的实验和改进，这台加速器的能量达到设计值2.5兆伏，比第一台增加300余倍，赶上了当时国际上同类型设备。
1973年，叶铭汉又担任组长，带领团队恢复曾被拆改、后来停止运行的2.5兆电子伏静电加速器。恢复过程中，加速器中绝缘支柱的全部绝缘垫和加速管全部被更换，高压电极内离子源的供电电源及其控制系统全部重新研制，加速器的控制台也重新设计、布线，经过这次重装和改进，加速器运行稳定起来了。从1974年到2000年，前后跨度17年，这台加速器一直用来进行核分析应用研究。
1974年底，因为研究方向转变，叶铭汉离开了静电加速器组，转到高能物理实验研究方面。
立足高能物理，研制北京谱仪
1978年，全国科技大会召开，科学的春天到来。建造一台中国的高能加速器，被明确列入国家自然科学发展规划。
为帮助中国早日建成对撞机，美籍华裔物理学家、诺贝尔物理学奖得主李政道专门设立了一个访问学者项目，让中国学者可进入美国最尖端的高能物理实验室工作。叶铭汉因该项目于1979年底到普林斯顿大学担任访问学者，两年后又到犹他大学担任访问教授。
在美国边工作边学习，他切实感受到中美之间的差距，但也更确信，“只要条件允许，我们一样也能做到”。
1982年，叶铭汉回国担任高能所物理一室主任，全面负责北京正负电子对撞机的“眼睛”——大型粒子探测器“北京谱仪”的研制。1982年6月，他作为高能物理研究所派出的对撞机总体设计考察组到美国斯坦福直线加速器中心考察。这次考察中，中美双方就对撞机和北京谱仪的物理设计进行了大量讨论，确定了两个仪器的主要物理参数。
1983年11月，国家正式批准北京正负电子对撞机工程。工程包含三个部分：加速器，即北京正负电子对撞机；高能物理实验装置，即北京谱仪；同步辐射装置。
工程建造期间，叶铭汉担任高能物理研究所所长，负责北京谱仪的研制。
北京谱仪是一项大型基础科研工程，其复杂程度不亚于对撞机，包含多种探测器、大型螺旋管磁场线圈等，整体直径6米、长6米，总重480吨。研制北京谱仪难度相当大，而整个工程的计划进度又十分紧迫，要求在四年内完成物理设计、部件预制研究、工程设计、部件加工及测试、总装、整机调试等工作。
叶铭汉作为北京谱仪工程的组织者和技术领导，对多种探测器都有过研制或者使用的经历，精心为北京谱仪选定了合适的技术参数，做出了先进的设计。
为了项目按时完工，他制订了周密的计划，同时严格检查，及时发现问题、解决问题。在全体人员的共同努力之下，大大小小的困难被一一克服，各个部件均按计划按要求完成。
除了硬件制造，1984年工程开始时，叶铭汉就抓紧软件及物理分析准备，进行了大量国际合作，引进多种相关软件，加以改造后运用于北京谱仪。
1988年10月16日，北京谱仪组装完成，并成功记录到宇宙线径迹。工程在质量和时间进度上都达到了国际先进水平，经费控制在预算内，并有结余。
1989年春，北京谱仪开始投入使用，用于记录高能物理实验事例。实践证明北京谱仪的性能很良好，研究人员用它做出了赶上国际先进水平的工作。
1990年11月，北京谱仪合作组成为国际性的合作组，在此后的工作中取得了巨大的成就。
叶铭汉一生热爱学习，努力创新，从来没有停止读书思考的脚步。他曾在采访中说起的一句话或许可以道出他勤勉好学的原因：“人一生都要学习。技术发展很快，问题摆在面前，新东西、新发现会不断出现。”