І тут він зробив багато відкриттів: створив теорію походження космічних променів і розкрив механізм прискорення частинок в них (1949), розробив статистичну теорію множинного народження мезонів (1950), відкрив ізотопічний квадруплет, що став першим адронним резонансом (1952), вивчав взаємодію протонів з пі-мезонами. Головною з особливостей фізичних ідей Фермі є їхнє довголіття. Низку останніх робіт цього вченого було оцінено лише після його смерті.