১৯৩০ সালের ৪ ডিসেম্বরে উলফগ্যাং পাউলি নিউট্রিনোর ধারণা প্রদান করেছিলেন। তিনি পরমাণু ভাঙলে নিউট্রিনো পাওয়া যায় বলে উল্লেখ করেছিলেন। বিটা ক্ষয়ে নিউট্রন ভেঙে প্রোটন ও ইলেকট্রন তৈরির সময় হারিয়ে যাওয়া শক্তি পূরণে এটি অন্তর্ভুক্ত ছিল। এই নতুন বস্তুকণা শক্তির সংরক্ষণশীলতা নীতির জন্য প্রয়োজনীয় ছিল। এনরিকো ফের্মি এর নাম নিউট্রিনো প্রদান করেন ইতালীয় ভাষায় যার মানে "ক্ষুদ্র নিরপেক্ষ কিছু"। ১৯৩৪ সালে তিনি "বিটাক্ষয়ের তত্ত্ব" প্রদান করেন যেখানে নিউক্লিয়াস থেকে ইলেকট্রন নির্গমনের সময় নিউট্রন ভেঙে একটি করে প্রোটন, নিউট্রন ও ইলেকট্রনে পরিণত হয়।

নিউট্রিনোর শক্তির ঘাটতি পূরণের জন্য দেওয়া হলেও ফের্মির তত্ত্বে বলা হয়, ক্ষুদ্র ভর ও আধানহীন কিছু সরাসরিভাবে দেখা সম্ভব নয়। ১৯৩৪ সালের গবেষণাপত্রে রুডলফ পেইয়েরলস ও হ্যান্স বেথে দেখান যে, নিউট্রিনো ভূমি দিয়ে গমন করতে পারে এবং সিদ্ধান্তে উপনীত হন যে "নিউট্রিনো পর্যবেক্ষণ করা কার্যত অসম্ভব"।

১৯৫১ সালে রাইনেস এবং তার সহকর্মী ক্লাইড কাওয়ান নিউট্রিনো শনাক্ত করার প্রকল্প হাতে নেন যাতে তারা এর অস্তিত্ব প্রমাণ করতে পারেন। গ্রিনহাউস গুচ্ছ পরীক্ষার সময়ে তিনি টি বিভাগের প্রধান জে. ক্যারসন মার্কের নিকট থেকে মৌলিক পদার্থবিজ্ঞান সম্পর্কে গবেষণা করার অনুমতি লাভ করেন। জে. ক্যারসন তাকে জিজ্ঞেস করেন, "কেন তুমি মুক্ত নিউট্রিনো শনাক্ত করতে চাও?" প্রশ্নের পর তিনি তার জবাবে বলেন, "কেননা সবাই বলে তুমি এটা করতে পারবে না।"

ফের্মির তত্ত্ব অনুসারে, ঐসময়ে বিপরীত প্রতিক্রিয়ারও সৃষ্টি হয় যেখানে নিউট্রিনো প্রোটনের সাথে মিলে নিউট্রন ও পজিট্রন সৃষ্টি করে। পজিট্রন খুব তাড়াতাড়ি ইলেকট্রন দ্বারা বিলুপ্ত হয় এবং ২ ইলেকট্রন ভোল্টের গামা রশ্মি সৃষ্টি করে, যখন নিউট্রন প্রোটনের সাথে মিলে ২.২ ইলেকট্রন ভোল্টের গামা রশ্মি তৈরি করে। এটা সম্পূর্ণ আলাদা ধরনের ঘটনা হিসেবে ঘটে যা আলাদা করা সম্ভব। তারপর রাইনেস ও কাউয়ান বুঝলেন যে তারা যদি তাদের তরল স্ফুলিঙ্গে ক্যাডমিয়াম লবণ ঢালতে পারেন, তবে তারা ঐ প্রক্রিয়া দেখতে সক্ষম হবেন এবং তখন ৯ ইলেকট্রন ভোল্ট গামা রশ্মি নির্গত হবে। নিউট্রিনোর উৎসর জন্য তারা পারমাণবিক বোমা ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত গ্রহণ করলেন। তারা গবেষণাগারের পরিচালক নরিস ব্র‍্যাডবারির নিকট থেকে অনুমতি লাভ করেন। পরীক্ষার জন্য খাফ খননের মাধ্যমে তাদের কাজ শুরু হয়। তখন জে. এম. বি. কেলগ পারমাণবিক বোমার পরিবর্তে পারমাণবিক চুল্লি ব্যবহার করতে অনুরোধ করেন। এতে কম নিউট্রিনো পাওয়া গেলেও এর সাহায্যে অনেক সময় ধরে বহু পরীক্ষা চালানো সম্ভব।

১৯৫৩ সালে তারা একটি বিশাল পারমাণবিক চুল্লির সাহায্যে হ্যানফোর্ড পরীক্ষাস্থানে তাদের পরীক্ষা চালান, যে পরীক্ষাটি এখন কাওয়ান–রাইনেস নিউট্রিনো পরীক্ষা নামে পরিচিত। তাদের শনাক্তকরণ যন্ত্রে তরল স্ফুলিঙ্গ ও ৯০ টি ফটোমেট্রিক টিউব অন্তর্ভুক্ত ছিল। কিন্তু, কসমিক রশ্মি দ্বারা সৃষ্ট শব্দ তাদের প্রচেষ্টায় পানি ঢালে। ১৯৫৫ সালে জন এ. হুইলারের উৎসাহে তারা আবার তাদের পরীক্ষা চালান এবং আরো বড় ৭০০ মেগাওয়াটের পারমাণবিক চুল্লির সাহায্য নেন যার থেকে 1.2x 10 / cm sec মানের উচ্চ নিউট্রিনো ফ্লাক্স নির্গত হত। তারা সুবিধাজনক ও চুল্লি থেকে দূরে এবং ভূপৃষ্ঠের গভীর চারদিকে ভালোভাবে ঘেরে জায়গা বেছে নিয়েছিলেন। ১৯৫৪ সালের ১৪ জুন তারা নিউট্রিনো শনাক্তকরণে সফলতার কথা পাউলিকে টেলিগ্রাম মারফত পাঠাতে সক্ষম হন। যখন বেথে এটি সম্পর্কে অবগত হন যে তার ধারণা ভুল প্রমাণিত হয়েছে, তখন তিনি বলেন "ভাল, তুমি পত্রিকায় যা পড়, তার সব কিছুই তোমার বিশ্বাস করা উচিত নয়।"
এরপর রাইনেস তার কর্মজীবনের অধিকাংশ সময়েই নিউট্রিনোর ধর্ম ও বৈশিষ্ট্য নির্ণয়ে নিয়োজিত ছিলেন। তার এই কাজের দরুন বহু গবেষককে নিউট্রিনো নিয়ে গবেষণা করতে উদ্বুদ্ধ করে। কাউয়ান ১৯৫৭ সালে লস আলামোস ত্যাগ করে জর্জ ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ে গমন করলে তাদের যৌথ গবেষণার পরিসমাপ্তি ঘটে। প্রথমবারের মত নিউট্রিনো শনাক্ত করার দরুন রাইনেসকে ১৯৫৯ সালে কেস ওয়েস্টার্ন রিজার্ভ বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞান বিভাগের প্রধান হিসেবে নিযুক্ত করা হয়। ১৯৬৬ সাল পর্যন্ত তিনি কেস ওয়েস্টার্ন রিজার্ভ বিশ্ববিদ্যালয়ে কর্মরত ছিলেন। তিনি সেখানে থাকতে একটি দলের নেতৃত্ব দিয়েছিলেন, যে দল কসমিক রশ্মি দ্বারা বায়ুমণ্ডলে সৃষ্ট নিউট্রিনো প্রথমবারের মত শনাক্ত করতে পেরেছিল। ছোটবেলা থেকেই রাইনেসের গানের গলা ভালো ছিল ও তিনি গায়ক হতে চাইতেন। কেস ওয়েস্টার্ন রিজার্ভ বিশ্ববিদ্যালয়ে থাকাকালে তিনি তার দায়িত্বের পাশাপাশি ক্লিভল্যান্ড অকেস্ট্রা কোরাসে রবার্ট শয়ের দিকনির্দেশনায় জর্জ সজেল ও ক্লিভল্যান্ড অকেস্ট্রার সাথে গেয়েছিলেন।

১৯৬৬ সালে তার নিউট্রিনো গবেষণা দলের অধিকাংশকে নিয়ে নব্য প্রতিষ্ঠিত ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, আরভিনে যোগদান করেন। তিনি প্রতিষ্ঠানটির ভৌতবিজ্ঞান অনুষদের প্রথম ডিন ছিলেন। সেখানে থাকাকালে রাইনেস স্নাতক ছাত্রদের সাথে মেডিকেল রেডিয়েশন ডিটেক্টরের উন্নতিতে আত্মনিয়োগ করেন ও পুরো মানব শরীরে রেডিওথেরাপি প্রদানের পর সৃষ্ট তেজস্ক্রিয়তা নিয়ে গবেষণা করেন।

রাইনেস সুপারনোভা বিস্ফোরণের পর সৃষ্ট দূরবর্তী ঘটনা নিয়ে গবেষণার জন্য প্রস্তুত হয়েছিলেন। সুপারনোভা বিস্ফোরণের ঘটনা বিরল হলেও রাইনেস ভাবলেন তিনি ভাগ্যবান হলে একটি সুপারনোভা বিস্ফোরণ দেখতে পারেন ও বিশেষভাবে তৈরি শনাক্তকরণ যন্ত্রের সাহায্যে তিনি নিউট্রিনো নির্গমন দেখতে পারবেন। তিনি তার অপেক্ষাকালীন সময়ে তার বড় নিউট্রিনো শনাক্তকরণ যন্ত্রগুলোতে সংকেত প্রদান করেন যাকে তিনি "আশু সুপারনোভা পূর্বাভাস প্রক্রিয়া" বলে অভিহিত করেন। ১৯৮৭ সালে সুপারনোভা এসএন১৯৮৭এ থেকে নিউট্রিনো নির্গমনের ঘটনা ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, আরভিন, মিশিগান বিশ্ববিদ্যালয় ও ব্রুকহ্যাভেন জাতীয় গবেষণাগারের সমন্বিত উদ্যোগে ক্লিভল্যান্ডের লবণ খনির নিকট ৮,০০০ টন চেরেনকভ শনাক্তকরণ যন্ত্রের সাহায্যে শনাক্ত করা সম্ভব হয়। সাধারণত, শনাক্তকরণ যন্ত্রটি অল্প কিছু ঘটনা রেকর্ড করলেও সুপারনোভা ঘটনার দিন মাত্র ১০ সেকেন্ডে ১৯ টি ঘটনা রেকর্ড করেছিল। এই আবিষ্কারকে নিউট্রিনো জ্যোতির্বিজ্ঞানের সূচনা বলে গণ্য করা হয়।

১৯৯৫ সালে রাইনেসকে মার্টিন লুইস পার্লের সাথে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার প্রদান করা হয়। তিনি কাউয়ানের সাথে নিউট্রিনো শনাক্তকরণ পরীক্ষায় অংশ নেবার দরুন এই পুরস্কার লাভ করেন। ১৯৭৪ সালে কাউয়ান মারা যাবার দরুন পুরস্কারে ভূষিত হন নি কেননা, মরণোত্তর নোবেল পুরস্কার প্রদান করা হয় না। রাইনেস ১৯৮১ সালে জে. রবার্ট ওপেনহেইমার স্মৃতি পুরস্কার, ১৯৮৩ সালে জাতীয় বিজ্ঞান পুরস্কার, ১৯৮৯ সালে ব্রুনো রসি পুরস্কার, ১৯৯০ সালে
মিচেলসন-মর্লি পুরস্কার, ১৯৯২ সালে পানোফস্কি পুরস্কার এবং ফ্রাঙ্কলিন পদকও লাভ করেন। ১৯৮০ সালে তিনি যুক্তরাষ্ট্রের জাতীয় বিজ্ঞান একাডেমির সদস্য ও ১৯৯৪ সালে রাশিয়ার জাতীয় বিজ্ঞান একাডেমির বিদেশি সদস্য হিসেবে নিযুক্ত হন। ১৯৭৪ সাল পর্যন্ত তিনি ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, আরভিনের ডিন হিসেবে কাজ করেছেন ও ১৯৮৮ সালে প্রফেসর এমেরিটাস হিসেবে নিযুক্ত হলেও ১৯৯১ সাল পর্যন্ত শিক্ষকতা করেন এবং ইউনিভার্সিটি অব ক্যালিফোর্নিয়া, আরভিনের ফ্যাকাল্টির সাথে আমৃত্যু যুক্ত ছিলেন।

মৃত্যু
প্রারম্ভিক জীবন
লস আলামোস গবেষণাগার
নিউট্রিনো ও তারার অন্তঃস্থ ক্রিয়া আবিষ্কার