Працюючи над новим типом антен в лабораторії Белла в Нью-Джерсі, Вільсон і Пензіас виявили джерело шумового сигналу в атмосфері, який вони не могли пояснити. Після усунення всіх потенційних джерел шуму, включаючи посліди голубів на антені, шум довелося визнати мікрохвильовим реліктовим випромінюванням (Нобелівська премія, 1978). Це відкриття підтвердило модель «гарячого Всесвіту» вперше теоретично розроблену Джорджом Гамовим в 1956 році. Відкрив в 1973 році космічний дейтерій, визначив його розповсюдженість у Всесвіті.