Cserenkov 1934-ben fedezte fel, hogy a nagyon nagy sebességgel mozgó töltött részecskék fényt bocsátanak ki. A felfedezés nyomán új módszereket dolgoztak ki a nagy sebességű részecskék észlelésére, sebességük mérésére; ezek fontos szerepet játszanak a magfizikai kutatásokban. Frank és Tamm 1937-ben adta meg a jelenség elméleti értelmezését.
Frank Cserenkovval és Tamm-mal együtt az elektron
sugárzását is vizsgálta, ezért 1946-ban
mindhárman Sztálin-díjat kaptak. Frank a gamma-sugarak
és a neutronnyalábok tanulmányozásával
is foglalkozott. 1944-ben lett a Moszkvai Egyetem fizikatanszékének
vezetője, 1946-ban választotta tagjává a Szovjetunió
Tudományos Akadémiája.