a santimetre şerit radar yapmayı mümkün kılacak donanım yapmaktı. Erken uyarı mikrodalgası (EUM) üzerinde çalışırken Alvarez çizgisel dipol diziliş anteni icat etti. Bu sadece istenmeyen kenar loblarından baskı altına alınmış radyasyon alanıydı ama ayrıca mekanik taramaya gerek duymaksızın elektronik olarak da tarayabiliyordu. Bu ilk mikrodalgalı faz dizilimi anteniydi ve Alvarez bunu sadece EUM’da kullanmadı, ayrıca iki radar sisteminde daha kullandı. Anten, kötü havalarda ya da bulutlu olduğunda bombalamanın kesinliğini destekleme konusunda olanak sağlıyordu. Bu birçok B-29 kartal ile donatılmış ve düzgün çalışmasına rağmen savaşın sonrasında tamamlandı.

Radar sistemi Alvarez’in en çok bilindiği alan ve havacılıkta oldukça büyük bir rolü vardı, özellikle Berlin Ablukası sonrası. Alvarez’in dipol anteni kullanılarak çok yüksek açısal çözünürlük elde edilmek istendi. Yerden kontrol yaklaşımları pilotlarca sözlü komuta aktarımları ile uçağın iniş yapması için yer tabanlı radar operatörlerine izlenen özel kesinlikler göstermeye olanak sağlıyordu. Sistem eğitimsiz pilotlar için bile kolay, direkt ve oldukça iyi çalışır durumda idi. O kadar başarılıydı ki ordu savaştan sonraki yıllarda da kullanmaya devam etti ve 1980’lerde bazı ülkelerde hala kullanılmaktaydı. Alvarez 1945 yılında Ulusal Havacılık Kuruluşu tarafından her hava ve trafik koşulunda hava aracının yere güvenli inişini sağlayan Yerden Kontrol Yaklaşım (YKY) sistemini geliştirdiği için Collier Ödülü kazandı.

Alvarez 1943 yazını İngiltere’de YKY’ı test ederek geçirdi. Burada iken genç Arthur C. Clarke, RAF radar teknisyeni, ile karşılaştı. Clarke onun deneyimlerini radar araştırma istasyonunda romanı Glide Path’te kullandı. Clarke ve Alvarez uzun süreli arkadaşlık kurdular.

1943 sonbaharında Alvarez, Robert Oppenheimer’dan Los Alamos’taki Manhattan Projesinde çalışma teklifi ile Amerika Birleşik Devletlerine geri döndü. Fakat Oppehiemer Los Alamos’a gelmeden önce Chicago Üniversitesinde Enrico Fermi ile birkaç ay çalışma önerisinde bulundu. Bu aylar boyunca General Leslie Groves Alvarez’den Almanların nükleer reaktörler işletip işletmediğini, eğer işletiyorlar ise nerede olduğunu Amerika’nın öğrenebileceği bir yol düşünmesini istedi. Alvarez reaktörün üretti, xenon 133, radyoaktif gazları tespit edecek sistem taşıyan uçak teklifini sundu. Donanım Almanya boyunca uçtu ama Almanlar zincirleme reaksiyon için uygun olabilecek reaktör inşa etmedikleri için radyoaktif xenon saptanmadı. Bu füzyon ürünleri gözlemlenmesinin ve istihbarat toplama yöntemlerinin ilk fikriydi. Savaştan sonra oldukça önemli bir hale gelecekti.

Radar çalışmasının sonucu ve Fermi ile birkaç ay çalıştıktan sonra Alvarez 1944 baharında Los Alamos’a gitti. “Little Boy” (uranyum bombası) üzerindeki çalışma uzunca sürdü. Böylece Alvarez “Fat Man” (plütonyum bombası) tasarımına katıldı. Teknik uranyum için kullanıldı. Bu iki kritik kütlenin type of gun kullanılarak birleştirilmesiydi. Geri plandaki doğal nötronların yüksek seviyede olması iki parça birbirine yaklaştığı anda füzyon oluşturacağından plütonyum için işe yaramadı. Böylelikle ısı ve genleşme fazla enerji açığa çıkmadan sistemi parçalayacaktı. Bununla neredeyse kritik plütonyum kürede kullanılmasına karar verildi.

Simetrik iç patlama yaratmak için plütonyum çekirdeğini gerekli yoğunluğa sıkıştırmak gerekiyordu, otuz iki patlayıcı yük eş zamanlı olarak küresel çekirdeğin etrafında patlatıldı. Patlayıcı kapsülleri ile alışılagelmiş patlama teknikleri kullanılarak işlemin eşzamanlı küçük bir bölüngü ile mikro saniye içinde başarısı hayal kırıklığına uğratıcıydı. Alvarez mezun olmuş öğrencisi Lawrence H. Johnson’ı her bir patlayıcı lense yüksek voltajda yük göndermesi için büyük bir kondansatör kullanması için yönlendirdi ve patlayıcı kapsüller patlayıcı köprü kablo fünye ile değiştirildi. Patlayıcı kablo otuz iki yükü mikro saniyenin birkaç ondalık diliminde infilak ettirdi. Buluş iç patlama tipi nükleer silah açısından kritik bir başarı sergiledi. Alvarez ayrıca RaLa Deneylerini de denetledi.

Tekrar Johnson ile çalışırken Alvarez’in Manhattan Projesi için olan son görevi atomik patlamadan patlama dalgasının gücünü uçaktan paraşütle atlandığında hesaplamak için kalibre edilmiş mikrofon ve verici geliştirmekti. Böylelikle bilimcilerin bombanın enerjisini hesaplamasına imkan sağlanacaktı. Alvarez B-29 Uçan Kalesinden Trinity nükleer testini gözlemledi ve ayrıca Proje Alberta üyelerinden Harold Agnew ve Deak Parsons da eşlik etti.

B-29 uçan kale The Great Artiste’te Enola Gay ile uçarken Alvarez ve Johnson Hiroşima’ya bırakılan Little Boy bombasının patlama etkisini ölçtüler. Birkaç gün sonra tekrar The Great Artiste’te uçarken Johnson Nagasaki patlaması gücünü ölçmede kullanılan aynı ekipmanı kullandı.

Kaliforniya Üniversitesine profesör olarak döndüğünde savaş zamanı radar bilgilerini parçacık hızlandırıcı üzerinde nasıl kullanacağı ile ilgili birçok fikri vardı. Bunlardan bazıları faz karalılığı konseptinde senkrosiklotronlarca izin verilen Edwin McMillian’dan gelen “büyük fikir” meyvesiydi. Arıtılarak ve genleştirilerek Lawrence takımı dünyanın en büyük proton hızlandırıcısı olan Bevatron’u yaptı. 1954 yılında ise işletilmeye başlandı. Özellikle ikinci çarpışmada olmak üzere Bevatron inlinç parçacıkların kopyasını üretebilirdi. Bu karmaşık etkileşimlerin saptanması ve analiz edilmesi bu zamanda zordu.

Parçacıkların izlerini gözlemlemek için Donald Glaser tarafından kabarcık odası olarak bilinen yeni bir tutucu geliştirildi. Alvarez bu cihazın tam aradıkları şey olduğunu fark etti fakat keşke sıvı hidrojen fonksiyonu ile de yapılabilseydi. Hidrojen çekirdeği, protonlar, en basit ve en Bevatron ile üretilmiş ürünlerin etkileşimi için arzu edilen hedefi yaptı. Küçük odacıklar serisi için program geliştirmeye başladı ve cihazı Ernest Lawrence tarafınca destekledi.

Glaser cihazı eter ile doldurulmuş küçük cam bir silindirdi. Cihazdaki basıncı birden düşürerek sıvı geçici olarak kızgın durumda yer alabildi. Glaser kaynamadan birkaç saniye için kızdırılmış hali sürdürebiliyordu. Alvarez sıvı hidrojen kullanarak 1.5, 2.5, 4, 10 ve 15 in odalar yaptı ve camdan camları olan metal inşa etti. Böylece izler fotoğraflanabilirdi. Odalar hızlandırıcı ışın ile senkronizede olmaya ayarlıydı ve fotoğraf çekilebilirdi. Bir sonraki ışın ayarı için odacık tekrar sıkıştırıldı.

Bu program neredeyse 2 metre uzunluğunda sıvı hidrojen kabarcık odası yaptı. Tonla fizikçi ve mezun öğrenci yüzlerce mühendis ve teknisyen bile birlikte çalıştılar. Parçacıkların etkileşiminin milyonlarca fotoğrafı çekildi. Etkileşimleri ölçmek ve analiz etmek için bilgisayar programları geliştirildi ve yeni parçacık türü ve rezonans halleri keşfedildi. Bu çalışma 1968 yılında Alvarez’e Nobel Fizik Ödülü getirdi.

1964 yılında Alvarez Yüksek Rakın Parçacık Fizik Deneyi (YRPFD) olarak bilinen orijinali oldukça yüksek enerjili parçacık etkileşimleri üzerinde çalışmak için yüksek rakım balonunca taşınan süper iletken mıknatıs olarak tasarladı. Bu zamanda deneydeki odak noktası kozmolojiye ve parçacıkların rolü ve evrendeki radyasyona kaydı. Bu çalışma detektörleri yüksek rakım balonu ile ve yüksek uçuş hava aracı U-2 havaya çıkarmak oldukça zahmetliydi.

1965 yılında Alvarez Mısır piramitlerindeki gizli odaları araştırmaya girişti. Doğal meydana gelen kozmik ışınları ve yüksek enerji parçacık fiziği zamanındaki standart donanımları kullanarak bilinen odanın ikinci piramit olan Chephren’in altını araştırdı. Farklı yönlerdeki kozmik ışınların sayım oranını ölçerek detektör kayalık yapılardaki gizli oda var olup olmadığını açığa çıkaracaktı.

Alvarez Mısır ve Amerika Birleşik Devletlerinden fizikçi ve arkeolojist takımı topladı. Kayıt donanımı yapıldı ve 1967 Altı-Gün Savaşı’nın bölmesine kadar deney sürdürüldü. Savaştan sonra çalışma 1969’a kadar kozmik ışınların kayıt ve analizi ile devam etti. Alvarez Amerikan Fizik Derneği’ne gözlenen %19 piramitten oda bulunamadığını rapor etti.

Kasım 1966’da Life Abraham Zapruder’in Kennedy suikastınde çektiği fotoğraf serisini yayınladı. Optik ve fotoanalizde uzman olan Alvarez’in fotoğraflardan kafası karıştı ve bunlardan ne öğrenilebileceği konusunda çalıştı. Alvarez başkanın kafasnın arkasından çekine fotoğrafın arkasından vurulduğunu tutarlı şekilde gösterdiğini hem teorik hem de deneysel olarak kanıtladı. Ayrıca silahın ateşlenme zamanını, kamerada oluşan şok dalgasını ve kameranın hızını da araştırdı.

1980 yılında Alvarez ve dünya bilimci oğlu Walter Alvarez nükleer kimyacı Frank Asaro ve Helen Michel ile birlikte Dünya’yı sarsan facia ve Dünya tarihinin en büyük keşiflerinden birini ortaya çıkardılar.
Walter Alvarez 1970lerde İtalya’nın başkentinde hem alt tabaka Cretaceous–Paleogene boundary hem de üst tabaka kireçtaşı katmanlarındaki geçidini inceleyen araştırma sürdürmekteydi. Kilin tam sınır katmanıdır. Walter babasına işaretli tabakanın dinozorların ve başka şeylerin yok oluşu hakkında kimsenin neden olduğunu ya da kilin bu konudaki söylediğini bilmediğini söyledi. Bu büyük bir gizemdi ve bunu çözmeye niyetlendi.

Alvarez’in Lawrence Berkeley Laboratuvarı’ndaki nükleer kimyacılara ulaşması ve Frank Asaro ile nötron aktivasyon analizi tekniğini kullanan Helen Michel ile birlikte çalışma şansı vardı. 1980 yılında Alvarez, Alvarez, Asaro ve Michel Cretaceous-Paleogene yok oluşunun (daha sonrasında Cretaceous-Tertiary yok oluşu olarak adlandırıldı) dünya dışından gelen bir nedenden dolayı olduğunu öne süren belge yayınladılar. Makalelerinin yayınlamanın sonraki yıllarında kilin is, küçük cam küreler, şoklanmış quartz kristalleri, mikroskopsal elmas ve sadece yüksek ısı ve basınç altında şekil bulabilecek nadir mineraller içerdiği bulundu.

1980’de yayınlanan makale dünya bilimi komitesince eleştiri getirdi ve haşin bir bilimsel tartışma ortamı meydana getirdi. On yıl ve Alvarez’in ölümünden sonra Chicxulub olarak adlandırılan teoriyi destekleyen geniş çarpma krateri kanıtı Meksika kıyısında bulundu. Diğer araştırmacılar daha son