Uważany był za jednego z najwybitniejszych specjalistów w dziedzinie teorii jądra atomowego. Opracował teorię budowy deuteronu. Prowadził badania w dziedzinie widm absorpcyjnych kryształów, widm atomów i elektrodynamiki kwantowej. Przewidział wartości przekrojów czynnych dla wielu reakcji jądrowych.
W 1967 roku otrzymał Nagrodę Nobla z dziedziny fizyki za prace poświęcone mechanizmom produkcji energii w gwiazdach.