بعد الحرب، رجعت ليونا مارشال الى جامعة شيكاغو، حيث أصبحت زميلة في معهد فيرمي للدراسات النووية. عملت في مفاعل الماء الثقيل في شيكاغو بيل 3، ووجدت طريقة لتقطيب شعاع النيوترونات بنسبة 100 في المئة، وحددت مؤشر الانكسار للنيوترونات للمواد المختلفة. ولد طفلها الثاني، جون مارشال الثالث، في عام 1949. أصبحت أستاذ مساعد في عام 1953. بعد وفاة فيرمي في عام 1954، انفصلوا. عاد جون مارشال إلى مختبر لوس ألاموس، في حين أن ليونا، التي أصبحت الآن أم عزباء، أصبحت زميلة في معهد الدراسات المتقدمة في برينستون، نيوجيرسي في عام 1957. في السنة التالية، أصبحت زميلة في مختبر بروكهافن الوطني، في وقت كان فيه تركيز البحث في الفيزياء يتحرك بعيداً عن الجزيئات النووية والجزيئة الأساسية. في عام 1960، انضمت إلى جامعة شيكاغو با
جون مارشال الثالث