Rentré chez lui en 1930 il est arrêté et emprisonné jusqu'en 1932 pour distribution de tracts communistes. En 1935 il est accepté dans le groupe de Lev Landau à l'école de physique théorique de Kharkiv pour travailler sur les problèmes de thermodynamique. C'est dans ce cadre qu'il propose « la théorie des deux fluides »[6], un résultat majeur pour expliquer la superfluidité.
Puis, grâce à la médiation de Leó Szilárd, il devient en 1937 l'associé de Fritz Wolfgang London travaillant à Paris au Collège de France. Il en est chassé en 1941 par les allemands et obtient un poste au Massachusetts Institute of Technology jusqu'à sa retraite en 1974. Durant cette période il s'est particulièrement intéressé à l'histoire et la philosophie de la physique[7].
