1973, während seiner Zeit als Promotionsstudent in Princeton, entdeckte Frank Wilczek zusammen mit David Gross die Asymptotische Freiheit. Sie besagt, dass die Starke Wechselwirkung zwischen Quarks umso schwächer ist, je näher diese beieinander sind. Falls zwei Quarks extrem nah zusammen sind, ist die Wechselwirkung so schwach, dass sie sich fast wie freie Teilchen verhalten. Diese Theorie, die unabhängig auch von David Politzer entdeckt wurde, war ein wichtiger Schritt zur Entwicklung der Quantenchromodynamik.
Wilczek führte das Axion ein und befasste sich später unter anderem intensiv mit Anyonen.
2012 schlug er das Konzept eines „Zeitkristalls“ vor, ein neuer Materiezustand, der im Grundzustand periodische Oszillationen aufweist. Dies wurde von Fachkollegen als unmöglich verworfen. 2017 wurden in extern angeregten Quantensystemen Zustände nachgewiesen, deren Frequenz von der Anregungsfrequenz abweicht. In Analogie zu Wilczeks Idee wurden solche Zustände als „diskrete Zeitkristalle“ bezeichnet.[1]
Frank Wilczek ist seit 1973 mit Elizabeth „Betsy“ Devine verheiratet. Sie haben zwei Töchter, Amity (* 1974) und Mira (* 1982).
Sein Talent als Sänger bewies er 2006 im Rahmenprogramm der Alpbacher Technologiegespräche beim Auftritt an der Seite von Diane Shooman, Professorin am FH Technikum Wien. Zur Aufführung kam die Mini-Oper Atom and Eve, deren Libretto von Marc Abrahams, dem Begründer des Ig-Nobelpreises stammt.[2]
Schriften
Frank Wilczek: Lightness of being: mass, ether, and the unification of forces. Basic books, New York 2008, ISBN 978-0-465-00321-1.
Frank Wilczek: Fantastic realities : 49 mind journeys and a trip to Stockholm. With a contrib. from Betsy Devine. World Scientific, Singapore 2006, ISBN 981-256-649-X.
Frank Wilczek and Betsy Devine: Longing for the harmonies: themes and variations from modern physics. Norton, New York 1988, ISBN 0-393-02482-2.
Frank Wilczek: A Beautiful Question. Penguin, New York 2015[3]
Frank Wilczek: Fundamentals - Ten Keys To Reality, Penguin Random House, UK 2021, ISBN 978-0-241-30246-0
Frank Wilczek: The Persistence of Ether. In: Physics Today. Band52, Nr.1, Januar 1999, S.11–13, doi:10.1063/1.882562 (mit.edu [PDF; abgerufen am 10. Februar 2018]).