在1954年,馬歇爾夫人分居. 瑪歇爾夫人回到洛斯阿拉莫斯實驗室,而現在的獨生母親利奧娜在1957年成為布魯克黑文國家實驗室的研究員,在那個時候,物理研究的重點已經從原子核與粒子轉移. 在1960年,她加入了芝加哥大學的中子束旋轉極化方法,並確定了各種材料的中子折射率. 她的第二個孩子約翰馬歇爾三世出生於1949年. 她在1953年成為助理教授. 在1954年費米去世後,馬歇爾夫人分居. 瑪歇爾夫人回到洛斯阿拉莫斯實驗室,而現在的單身母親利奧娜在1957年成為布魯克黑文國家實驗室的研究員,在那個時候,物理研究的重點已經從原子核和粒子轉向了重粒子. 在1960年,她加入了紐約大學的中子束旋轉極化方法,並確定了中子束束的折射率. 在1962年,她加入
喬恩·馬歇爾三世