1960年初，宋家樹被中組部緊急調(diào)入北京第二機械工業(yè)部，分配到第九研究所，參加我國核武器研制的攻關(guān)任務(wù)。根據(jù)學(xué)術(shù)專長，宋家樹被分配到金屬物理研究室，任第一組組長，帶領(lǐng)一批剛從學(xué)校畢業(yè)的年輕科研人員，具體負責第一顆原子彈攻關(guān)任務(wù)中某特種材料的精煉與鑄造。在簡陋的設(shè)備條件下，宋家樹帶領(lǐng)這支年輕的隊伍，充分發(fā)揮敢于犧牲的精神，從物理原理出發(fā)，開始了一系列艱苦的科研探索，對核材料、核部件的性能和工藝進行研究，開展了多次鈾材料的試驗。通過對高濃鈾和钚的中子本底計算、核材料雜質(zhì)控制原則的建立，以及精煉、鑄造過程動力學(xué)分析，他們確定了核材料部件成型的工藝路線，取得了大量有關(guān)的工藝數(shù)據(jù)，驗證了多種加工方法，為關(guān)鍵部件的制造奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。伴隨著在簡陋的設(shè)備上進行的一次次試驗和探索，中國第一批核材料技術(shù)骨干也成長壯大起來了。

1964年10月16日，羅布泊升騰的蘑菇云如一記有力的鐵拳沖擊蒼穹，讓國人沸騰，讓世界震驚，讓所有參與會戰(zhàn)的將士們歡呼、相擁、喜極而泣。宋家樹還沒來得及放松休息，核工業(yè)部副部長劉西堯又下了命令：“給你一年時間，把熱核材料部件搞出來！”面對領(lǐng)導(dǎo)的信任，他毅然領(lǐng)命。

這是一項非常艱巨的開創(chuàng)性研究任務(wù)。關(guān)于熱核材料宋家樹手頭一點資料也沒有，只知道其化學(xué)性質(zhì)很活潑，常溫下為氣態(tài)，極具放射性。他科學(xué)組織團隊成員協(xié)同開展一次次實驗研究，最終建立從原材料到制件的組分分析、物理性能測試和無損診斷方法，特別是材料在加工工藝過程中的安全性分析和制件在熱加工過程的熱應(yīng)力等理論分析，對解決試驗工藝過程的安全性和避免部件產(chǎn)生相關(guān)缺陷起到關(guān)鍵作用。就這樣步步為營，穩(wěn)扎穩(wěn)打，完成一次次極具挑戰(zhàn)性的試驗，攻克突破一個個技術(shù)難題，在不到一年的時間里，合格的熱核材料部件終于生產(chǎn)出來。1966年，大漠深處的第一次熱核試驗成功，標志著中國已實現(xiàn)氫彈原理的重大突破。

為了和平 轉(zhuǎn)入軍備控制研究領(lǐng)域

20世紀80年代，國際局勢發(fā)生了深刻的變化，軍控、裁軍和環(huán)保等成為全球熱點問題。宋家樹再一次服從組織調(diào)配，步入“軍控研究”這一嶄新的研究領(lǐng)域。這是他基于國家安全利益需要的又一次改行，是他主動迎接的又一次全新挑戰(zhàn)。他還與錢紹鈞院士一同向上級提出了開展我國軍控核查技術(shù)研究的重要建議，并被采納。宋家樹非常清楚從技術(shù)角度切入軍控研究的重要意義，擔任了軍控研究兩個專業(yè)組組長，組織并親自參加軍控科學(xué)技術(shù)方面的研究，為核軍備控制研究做了大量的奠基性工作和超前性研究儲備。1994年，宋家樹出任“中國人民爭取和平裁軍協(xié)會中國科學(xué)家軍備控制小組（CSGAC）”主席，參與組織全國10個單位的專家和學(xué)者，開展軍控和裁軍問題的研究，取得了一批具有開拓性的研究成果，鍛煉培養(yǎng)了一支以自然科學(xué)和社會科學(xué)相結(jié)合為特色的核軍備控制研究隊伍。同時，宋家樹等專家與美國科學(xué)院國際安全與軍備控制委員會（CISAC）進行了長期的學(xué)術(shù)交流活動，增進了科學(xué)家之間的友誼和合作，建立了良好的國際關(guān)系，促進了各國之間的相互了解，更從科學(xué)與理性角度宣傳了我國的和平外交與軍備控制政策。十余年的孜孜以求，使宋家樹把握著軍控研究國際前沿跳動的脈搏。他積極倡導(dǎo)科學(xué)研究與政策研究相結(jié)合，不僅使軍控研究得以一步步深入，還為國防建設(shè)和外交斗爭相關(guān)問題提供了決策咨詢，發(fā)揮了積極的作用。

宋家樹滿懷感觸地概括了自己人生各階段不同研究領(lǐng)域間的前后聯(lián)系：“曾經(jīng)在參加核武器攻關(guān)時候，我們信奉的首先是保衛(wèi)國家安全，但更長遠的目標就是永遠不要使用它和最終消滅它，現(xiàn)在來搞核裁軍研究，前后似乎還有一點呼應(yīng)。”從被祖國召喚到主動響應(yīng)祖國的需要，從核武器的科研一線到核裁軍的國際交流舞臺，這前后貫穿的主線正是他的科研報國理想，這前后不同的是對理想解讀的日益深刻，是對人生境界的不斷超越。