A háború után Simonyi elnyerte a soproni egyetem fizikai-elektrotechnikai tanszékének a vezetését, és itt tervezte és építette meg azt a részecskegyorsítót, amelyet sokan életműve legnagyszerűbb alkotásának tartanak. E kísérleti eszköz még csak nem is hasonlított a mai részecskegyorsítókra, nem föld alatti alagutakban vezetett, sok kilométeres gyűrűkben röpködtek a részecskék. Simonyi gyorsítója Van de Graaff-rendszerű volt, e műszer kicsinyített változatai sok gimnázium fizikaszertárában is megtalálhatók, a tanárok leginkább arra használják őket, hogy a bennük összegyűlő töltés segítségével lányok haját állítsák égnek. A gyorsító megépítése az adott korban (a vasfüggöny mögötti információ- és eszközínség közepette) szinte csodának számított, így meghozta Simonyinak a szakma teljes elismerését, és 1952-ben Kossuth-díjat kapott érte.
1956 már az MTA Központi Fizikai Kutatóintézet igazgatóhelyettesi székében érte. A szabadságharc napjaiban az intézet forradalmi bizottsága elnökének választották, ez pedig néhány héttel később derékba törte a tudós pályafutását. Ebben az is közrejátszott, hogy azonos nevű fia nyugatra emigrált (lásd keretes írásunkat). Vezető beosztásaiból távoznia kellett, de szakértelmét nem nélkülözhette a politikai és a tudományos vezetés. Így az országos fizikafelvételi bizottság elnökévé nevezték ki. Eközben korábbi diákjai unszolására kultúrtörténeti kontextusba ágyazott előadásokat kezdett tartani a fizikáról. Az előadás-sorozat csakhamar széles körben ismertté vált, és az érdeklődők tömege nőttön nőtt. Az előadások anyagából írta meg a hetvenes évek végén nagy hatású, A fizika kultúrtörténete című könyvét, amelyet több átdolgozott kiadás követett.
A kilencvenes években aztán romló egészségi állapotára hivatkozva szinte teljesen visszavonult a nyilvánosságtól, és 2001. október 9-én hunyt el.
