Dopo la guerra, Leona Marshall ritornò all'Università di Chicago, dove divenne un membro del Fermi's Institute for Nuclear Studies. Nel 1960, lavorando con il reattore ad acqua pesante Chicago Pile 3, trovò un modo per polarizzare al 100 per cento i raggi di neutroni e determinò l'indice di rifrazione dei neutroni per vari materiali. Il suo secondo figlio, John Marshall III, nacque nel 1949. Divenne assistente professore nel 1953. Dopo la morte di Fermi nel 1954, i Marshall si separarono. John Marshall tornò al Los Alamos Laboratory, mentre Leona, ora madre single, divenne un membro dell'Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey nel 1957. L'anno successivo divenne un membro del Brookhaven National Laboratory, in un momento in cui la ricerca in fisica si stava spostando dal nucleo elementare e verso le particelle nucleari. Nel 1960 si unì all'Università di Chicago come professore associato di spin polarizzazione dei raggi di neutroni e determinò l'indice di rifrazione dei neutroni per vari materiali.
John Marshall III