Despois da guerra, Leona Marshall volveu á Universidade de Chicago, onde se converteu en investigadora do Instituto de Fermi para Estudos Nucleares. Traballa no reactor de auga pesada Chicago Pile 3, atopou unha forma de polarizar os feixes de neutróns de espín nun 100 por cento e determinou o índice de refracción dos neutróns para varios materiais. O seu segundo fillo, John Marshall III, naceu en 1949. Ela converteuse en profesora asistente en 1953. Despois da morte de Fermi en 1954, os Marshalls separáronse. John Marshall volveu ao Laboratorio de Los Alamos, mentres que Leona, agora unha nai solteira, converteuse en investigadora do Instituto de Estudos Avanzados en Princeton, Nova Jersey en 1957.
John Marshall III