Investigà en el camp de la teoria quàntica, les reaccions termonuclears, les descàrregues elèctriques en el plasma (amb Sakharov), el moment magnètic del neutró, etc, i interpretà la radiació de Čerenkov (descoberta el 1934) juntament amb I.Frank (1937). Rebé el premi Stalin el 1946, i el premi Nobel de física el 1958, compartit amb P. Čerenkov i I. Frank..