Marianna długo nie mogła przystosować się do “życia w złotej klatce”, cierpiała na depresję. Dużo czasu spędzała na leczeniu w szpitalach i sanatoriach. Zmarła w Dubnej w 1994.
Bruno Pontecorvo przez ostatnie 10 lat życia zmagał się z chorobą Parkinsona. Jego prochy pochowano w Dubnej i w Rzymie.
Praca Bruno Pontecorvo jest znany głównie ze swoich badań nad neutrino, prowadzonych w ZSRR. Zaproponował metodę detekcji antyneutrin wytwarzanych w reaktorach jądrowych. Metodę tę jako pierwsi zastosowali Frederick Reines i Clyde Cowan; Frederick Reines otrzymał Nagrodę Nobla w 1995.
Przewidział, że neutrina związane z elektronami różnią się od tych związanych z mionami. Eksperymentalna weryfikacja tej przepowiedni przyniosła Nagrodę Nobla Jackowi Steinbergerowi, Leonowi Ledermanowi i Melvinowi Schwartzowi.
Postawił hipotezę, że neutrina w próżni mogą się przekształcać w neutrina innego rodzaju – zjawisko znane jako „oscylacja neutrin”. Późniejsze eksperymentalne sprawdzenie tej hipotezy przyniosło Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2015 Arthurowi McDonaldowi i Takaakiemu Kajicie.
Nagrody W 1953 otrzymał Nagrodę Stalinowską. W 1958 został członkiem Akademii Nauk ZSRR. Został dwukrotnie odznaczony Orderem Lenina.