中微子在理论上被确立之后，寻找中微子道路上的首个突破来自王淦昌，他在1941年提出间接证明中微子存在的方法，在1952年先后被阿仑和戴维斯实现。1956年，雷纳斯和科万从核电站的原子核反应堆首先发现了中微子，不过与2015年诺奖文件的说法相反，他们的工作与彭蒂科沃无关。1957年，李政道和杨振宁首先指出，宇称不守恒使得中微子被探测的概率加倍，1969年雷纳斯和科万证明了这一点。
1967年，戴维斯用彭蒂科沃的方法探测到太阳发出的中微子，并发现太阳中微子缺失。雷纳斯和科万以及戴维斯走上寻找中微子的漫长道路，都是因为要寻找一个长期致力的崭新领域，他们最终等到了成功。
1956年7月，雷纳斯和科万在美国《科学》发表了一篇短文宣布中微子的发现，距今整整63年。中微子是很重要的基本粒子，1930年首先由泡利预言。名称“中微子”来自费米。
1932年，海森堡提出原子核由质子和中子组成，而质子和中子可以看成同种粒子的两种状态。1934年，费米吸取海森堡的想法，推广狄拉克的量子电动力学，提出β衰变理论，认为β衰变的本质是中子转化为质子、电子和中微子。因此中微子并不是原子核的组分，而是来自原子核中的中子的β衰变。这是一个划时代的贡献，为物理学家建立了这样一个图像：在量子场中，粒子不断地产生和消灭。
当然这也是费米对于中微子物理的主要贡献，远超过为中微子命名这件小事。
在量子论早期，爱因斯坦和玻尔就提出，电子在原子中不同能级的跃迁伴随光子的产生和吸收。1926年，玻恩、海森堡和约当在为量子力学奠基的同时，也提出电磁波的量子化，这就是光子。狄拉克在1927年提出电磁场中的原子产生和吸收光子的理论，1928年又提出电子的相对论波动方程，创立了量子电动力学。同年，约当和维格纳将场的量子化推广到电子。
1929年，海森堡和泡利提出量子场论的基本方法。但是只有在费米β衰变理论之后，量子场论才成为真正的物理理论，成为粒子物理的理论框架。费米β衰变理论是弱相互作用理论的开端。费米同时也是一位实验物理学家，因为中子导致核反应的实验工作获得诺贝尔奖。费米的风格深刻影响了在他之后的物理学的发展。费米本人认为β衰变理论是他对理论物理最重要的贡献。