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En 1912 obtuvo una pensión de la citada
Junta para visitar diversos laboratorios de Europa y continuar
sus investigaciones sobre el magnetismo; en mayo de ese año
llegó a Zurich, donde trabajó en el laboratorio
de física del Politécnico, que dirigía
Peter Weiss;visitó, además, los laboratorios
de física de las Universidades de Ginebra y Heidelberg
y la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, en París.
A su regreso a España puso en práctica, en el
Laboratorio de Investigaciones Físicas, las técnicas
aprendidas en Zurich, con distintas variantes y perfeccionamientos,
y continuó sus trabajos de magnetismo, muchos de ellos
realizados en colaboración con otros investigadores.
Entre 1910 y 1934 Cabrera publicó alrededor
de ciento diez trabajos. Contribuyó al conocimiento
del campo magnético de Hund y Van Ulleck, estableció
la ley que regula las variaciones que experimentan en el sistema
periódico de los elementos los momentos magnéticos
de los átomos de la familia del hierro ( "curva
de Cabrera"), dando una interpretación teórica
de la misma, modificó la ley de Curie-Weiss para las
tierras raras, dedujo una ecuación para el momento
magnético del átomo incluyendo el efecto de
la temperatura y mejoró muchos dispositivos experimentales.
Algunas de sus medidas de la susceptibilidad
magnética no han sido mejoradas todavía.
Fue el primero en España en usar los
métodos de la teoría de errores y de los mínimos
cuadrados para la determinación de las constantes físicas.
Además de su importante labor como
investigador y como impulsor de la investigación teórico
experimental en España, Cabrera desarrolló también
una considerable tarea de introductor y difusor de las modernas
teorías físicas; la teoría de la Relatividad
Especial fue conocida en España gracias a los trabajos
de este científico y de Esteban Terradas.
La labor de Cabrera y de otros científicos
impulsó la creación, en 1932, del Instituto
Nacional de Física y Química, con la ayuda de
una donación de la Fundación Rockefeller, Instituto
del que más tarde sería nombrado director.
Además de los diversos congresos y
reuniones científicas internacionales en los que participó
como delegado de España, Cabrera fue miembro de la
Oficina Internacional de Pesas y Medidas (de la que llegó
a ser secretario general), miembro correspondiente de la Academia
de Ciencias de París y, desde 1928, formó parte
del Consejo científico del Instituto Internacional
de Física Solvay (la propuesta fue hecha por Marie
Curie y Albert Einstein).
En España, fue rector de la Universidad
de Madrid, presidente de la Academia de Ciencias Exactas,
Físicas y Naturales, miembro de la Sociedad Española
de Física y Química y miembro (desde 1936) de
la Academia Española.
Tras la guerra civil, Cabrera, como tantos
otros científicos españoles, tuvo que exiliarse;
se trasladó a México donde, desde 1941 hasta
su muerte, fue profesor en la universidad de esa capital americana.
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