Dopo aver frequentato il biennio di Ingegneria all'Università di Pisa, si laureò in fisica a Roma nel 1934 entrando a far parte del cosiddetto "gruppo di via Panisperna" e collaborando alle ricerche sperimentali di Enrico Fermi. Nel 1936 si recò a Parigi per lavorare con F. Joliot, quindi nel 1940 passò negli Stati Uniti con una borsa della Westinghouse partecipando, in seguito, ai programmi militari anglo-canadesi. Nel 1948 si trasferì al centro di ricerche nucleari di Harwell in Gran Bretagna, da dove nel settembre del 1950 emigrò in Unione Sovietica presso l'Istituto nucleare di Dubna. Qui maturarono le sue fondamentali ricerche nella fisica delle particelle elementari e, successivamente, nell'astrofisica, con importanti contributi alla fisica dei neutrini e alle indagini sui neutrini solari.