讀了Max Delbruck及其兩位合作者發表的題為《關於基因突變的屬性和基因的結構》的學術＂葬禮＂式的論文後（大約在1938年），Luria意識到＂Delbruck的發現打開了通向生物物理學聖杯（Holy Grail of Biophysics）的通道，而自己就是那個拿着聖杯的騎士＂。然而，當Luria試圖聯繫Delbruck，準備和他一起研究基因的本質時，Delbruck由於無法接受德國政府灌輸的納粹主義理念而不得不離開德國，在洛克菲勒基金會的資助下，來美國尋找用來研究基因和遺傳本質的更好的實驗材料。Luria和 Delbruck的相遇不得不因此往後推遲了三年。在此期間，兩位科學巨人分別在兩個不同的地點同時將目光聚焦到了一對微小的生物體一一一細菌和噬菌體一一一上。

      在1938年的某天，還在羅馬的 Fermi 實驗室學習物理的 Luria 象平常的日子那樣準備乘火車去上班。由於突然停電，同時被滯流在火車站的Luria 和細菌學家Geo Rita開始攀談起來。Geo Rita當時利用一種被稱為噬菌體的細菌寄生蟲來研究Tiber河水中的痢疾桿菌（dysentery bacilli，Shigella或志賀氏菌？）存在情況。從來沒有聽說過噬菌體的Luria聽到Geo Rita的介紹後，對它簡直是一見鍾情，於是在火車運行恢復正常後直接到Rita的實驗室里學習怎樣培養細菌和噬菌體。

      噬菌體可以象寄生蟲一樣寄生在痢疾桿菌里，當一個痢疾桿菌內部的噬菌體達到一定數目後，痢疾桿菌會裂解並將噬菌體釋放出來，進而感染周邊的痢疾桿菌。在長滿痢疾桿菌的平板上有噬菌體存在，被噬菌體裂解的痢疾桿菌就會變成一個透明的空洞。通過調查單位體積的河水裡有多少噬菌體存在，可以間接了解河水中痢疾桿菌的污染情況。

      根據Delbruck在他的＂葬禮＂論文中推斷基因的大約為9μ，也就是說如果一個噬菌體就是一個基因，那麼用普通光學顯微鏡（10x 的目鏡和100x 的油鏡）放大1000x 倍後，噬菌體應該有9毫米大小，這完全在人類的視覺能辯別的範圍之內。然而，用當時生物學研究中常用的光學顯微鏡根本無法觀察到這種噬菌體，說明噬菌體比Delbruck 推測的基因這種人類當時還不太熟悉的分子還要小。更重要的是它還能自我複製。在Luria看來，如果要證明Delbruck關於基因性質的＂量子跳躍＂模型，他應該找到一種體積足夠小一一一最好象基因一樣小、能夠在幾個小時之內在數目上迅速增殖數十億倍、可以準確進行量化記數、簡單而且容易操作。

      根據Luria的方法估計：如果一個細菌的大小為1 μm，那麼一個1 mm大小的細菌菌落大約有10億個細菌。據此類推，如果一個細菌被裂解時會產生200個噬菌體，那麼一個1 mm大小的噬菌斑里大約含有2000億噬菌體。就這樣，Luria 終於找到了自己夢寐以求的、理想的生物實驗材料一一一噬菌體。

       於是Luria申請了由意大利政府資助的獎學金，決定去美國留學一年。得知自己的申請已獲得主管部門批准和Delbruck在加州理工學院的消息後，Luria於1938年7月17日決定調整原來準備的去Berkeley 學習放射生物學的計劃，改到加州理工學院與當時正在那裡留學的Delbruck一起合作。然而就在第二天Mussolini發布的臭名昭著的＂種族宣言＂（Racial Manifesto），Luria 留學美國的事宜從此了無音信，他在意大利尋求科學研究的道路被牢牢地堵住了。1938年11月9－10日在德國發生的＂水晶之夜＂（Kristallnacht）更是讓Luria 意識到：在墨索里尼領導下的法西斯主義意大利和希特勒領導的納粹主義德國越來越相互靠近之際，等待意大利猶太人的將不再是簡單的非暴力羞辱，或僅僅失去從事科學研究的機會。

      在徵得父母的支持後，孤身一人的Luria離開了羅馬，在研究高真空物理學的物理學家Fernand Helweck的幫助下獲得了法國國家研究基金的獎學金，開始在巴黎從事物理學研究。直到1940年德國占領巴黎的前一天，Luria 才離開巴黎、途經葡萄牙的里斯本移民到美國。

      到達紐巴後，Luria 得到了Enrico Fermi 的大力幫助。憑藉Fermi在推薦信中簡單的一句＂我相信他會好好利用你給他提供的任何幫助＂，Luria 獲得了洛克菲勒基金會的獎學全（Rockefeller Foundation Fellowship）資助在紐約的哥倫比亞大學醫師和外科醫生學院（College of Physicians and Surgeons at Columbia University）擔任外科手術微生物方面的研究助理。