Hän työskenteli Chicago Pile 3 raskasveden reaktori, hän löysi tavan 100 prosenttia spin polarisoida neutroni säteet, ja määritteli refraktiivinen indeksi neutronien eri materiaaleja. Hänen toinen lapsi, John Marshall III, syntyi vuonna 1949. Hänestä tuli apulaisprofessori vuonna 1953. Kun Fermi kuoli vuonna 1954, Marshalls erotettiin. John Marshall palasi Los Alamos Laboratory, kun taas Leona, nyt tehokkaasti yksinhuoltaja äiti, tuli tutkija Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey vuonna 1957. Seuraavana vuonna hän tuli tutkija Brookhaven National Laboratory, aikana, kun tutkimus keskittyi fysiikan oli siirtymässä pois ydin- ja ydinhiukkasia kohti. Vuonna 1960 hän liittyi UCLA yliopistoon apulaisprofessorina neutroni säteet, ja määritteli refraktiivinen indeksi neutronien eri materiaaleja.
John Marshall III: n kanssa