Después de la guerra, Leona Marshall regresó a la Universidad de Chicago, donde se convirtió en becaria en el Instituto de Estudios Nucleares de Fermi. Trabajando con el reactor de agua pesada Chicago Pile 3, encontró una forma de polarizar el 100 por ciento de espín de los rayos de neutrones y determinó el índice de refracción de los neutrones para varios materiales. Su segundo hijo, John Marshall III, nació en 1949. Se convirtió en profesora asistente en 1953. Después de la muerte de Fermi en 1954, los Marshall se separaron. John Marshall regresó al Laboratorio de Los Álamos, mientras que Leona, ahora una madre soltera, se convirtió en becaria en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey en 1957.
Juan Marshall el Tercer