Posteriormente obtuvo un doctorado en química bajo la supervisión de William Draper Harkins, escribiendo su tesis sobre "Estabilidad atómica III, los efectos de la descarga eléctrica y las altas temperaturas", tema estrechamente relacionado con la física experimental.En ese momento, los rayos X eran un medio importante para investigar las estructuras atómicas, pero el concepto de que la luz tenía propiedades tanto ondulatorias como partícula, como lo demostró Arthur Compton, no fue universalmente aceptado.Publicó un artículo en Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society sobre sus "experimentos sobre las eficiencias de producción y las vidas medias del radiocarbono y el radionitrógeno".[7] Quedó tan impresionado por el acelerador Cockcroft-Walton del Laboratorio Cavendish que después de regresar a Chicago construyó uno.[8] Durante la Segunda Guerra Mundial, se involucró en trabajos relacionados con la defensa.[16] Allison se convirtió en directora del Laboratorio Metalúrgico en junio de 1943.[19] Oportunamente, fue él quien leyó la cuenta regresiva por los altavoces en la prueba nuclear Trinity en julio de 1945.Los científicos presionaron con éxito para que las armas nucleares estuvieran bajo control civil y no militar, lo que finalmente se incluyó en la Ley de Energía Atómica de 1946.[24] Sus trabajos se conservan en el Instituto Americano de Física.
Foto de identidad de Allison en el Laboratorio de Los Álamos.
