Берия решил привлечь к работе над бомбой всех значимых физиков. Курчатов сразу составил список нужных ему людей. Когда Берия впервые увидел Курчатова, тот ему сразу понравился: «Высок ростом и довольно строен… Глаза очень живые, цепкие, о таких говорят — молодые… настоящая окладистая бородища, прикрывавшая и воротник рубашки, и узел галстука. Речь его была энергична, с веселыми интонациями, с живыми словечками, далекими от академически взвешенного лексикона», — отметил себе в памяти Берия.

Специалистов-ядерщиков не хватало, и их начали экстренно готовить. «Талант как прыщик — неизвестно, на какой щеке вскочит», — говаривал Берия и всячески способствовал подготовке новых талантливых физиков. Первыми в списке ученых, привлеченных к работе по атомной бомбе, Курчатов поставил Харитона и Зельдовича. Зельдович и Харитон впервые осуществили расчет цепной реакции деления урана, позволивший определить критический размер реактора. Б.Л. Ванников и И.В. Курчатов как нельзя лучше дополняли друг друга. Курчатов отвечал за решение научных задач и правильную ориентацию инженеров и работников смежных областей науки, Ванников — за срочное исполнение заказов промышленностью и координацию работ. При этом Ванников пользовался наработками Канторовича. Как главному теоретику атомной бомбы, Зельдовичу в 1949 году присвоили звание Героя Социалистического Труда, вручили орден Ленина и присудили звание лауреата Сталинской премии. Сахаров называл Зельдовича «человеком универсальных интересов». Ландау, также привлеченный к работе над бомбой, считал, что ни один физик, кроме, пожалуй, Энрико Ферми, не обладал таким богатством новых идей, как Зельдович; а Курчатов неизменно повторял одну фразу: «А все-таки Яшка — гений!» И не зря. Берия узнал тогда, что еще в 1934 году Якова Зельдовича приняли в аспирантуру Института химической физики АН СССР, хотя он так и не окончил вуз, а позже разрешили даже сдать кандидатские экзамены. В 1936-м Зельдович защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, а в 1939-м защитил докторскую диссертацию. К тому времени ему едва исполнилось 25 лет. Главным конструктором был назначен Ю.Б. Харитон.

В этот список были включены и физики из Института физических проблем (ИФП) под руководством Капицы. Курчатов сказал Берии, что для расчетов по бомбе ему нужен Ландау, а Канторович — для расчета промышленных мощностей и всей работы. Для курирования биологической части работ был привлечен академик Богомолец с Украины, ранее работавший над проблемой омоложения. Институт физических проблем никогда не занимался ядерным оружием, но имел сильный теоретический отдел. Физиков было мало, и физики института Капицы были нужны атомному проекту. Выбрали из этого отдела трех специалистов: Александра Соломоновича Компанейца, Льва Давидовича Ландау и Исаака Марковича Халатникова. Первым в этом списке значился Л.Д. Ландау. В те годы только один Ландау мог сделать теоретический расчет для атомной бомбы в Советском Союзе.

В 1937 году Ландау с помощью методов статистической физики представил ядро как каплю квантовой жидкости, а в 1941-м нашел энергетическое распределение ионизационных потерь быстрых частиц при прохождении через вещество. За него просил Курчатов. Ландау развил идеи Ферми о статистическом характере множественного рождения частиц при столкновениях. Расчеты по атомной реакции должны были разработать физики-теоретики, прежде всего Ландау, который установил вид интеграла столкновений для заряженных частиц, создал теорию фазовых переходов второго рода, впервые получил соотношение между плотностью уровней в ядре и энергией возбуждения, стал одним из создателей статистической теории ядра. Ландау сделал расчеты с большой ответственностью и со спокойной совестью. Он сказал: «Нельзя допустить, чтобы одна Америка обладала оружием дьявола!» Ландау потом вместе с будущим лауреатом Нобелевской премии по экономике Канторовичем организовал расчеты. И все-таки Дау был Дау! Могущественному в те времена Курчатову он поставил условие: «Бомбу я рассчитаю, сделаю все, но приезжать к вам на заседания буду в крайне необходимых случаях. Все мои материалы по расчету будет к вам привозить доктор наук Я.Б. Зельдович, подписывать мои расчеты будет также Зельдович».

Далее Берия предложил Капице на базе Института физических проблем, где Капица был директором, проверить ряд экспериментов Курчатова. Капица отказался, считая, что такая переориентация его института будет означать свертывание работ по теоретической физике. Капица хотел оставить себе институт и заниматься только своими проблемами, тем, чем он хочет, а не нуждами страны, не делать бомбу. Берия же и Сталин хотели использовать ресурсы Института физических проблем для создания бомбы. Отношения накалились. Дошло до того, что Петр Капица прилюдно заявил Лаврентию Павловичу: «Я что-то не читал ваших трудов по ядерной физике!» Затем Капица пожаловался Сталину на то, что Берия руководит работой комитета «как дирижер, который не знает партитуры». Капица написал письмо Сталину: «Товарищи Берия, Маленков, Вознесенский ведут себя в комитете как сверхчеловеки. В особенности тов. Берия. Правда, у него в руках дирижерская палочка. Его основная слабость в том, что дирижер должен не только махать палочкой, но и понимать партитуру. С этим у Берия слабо… У меня с Берия ничего не получается. Его отношения к ученым мне совсем не по нутру. Стоит только послушать на заседаниях рассуждения о науке некоторых товарищей… Они воображают, что, познав дважды два четыре, они уже постигли все глубины математики и могут делать авторитетные суждения. С тов. Берия мои отношения все хуже и хуже, и он, несомненно, будет доволен моим уходом». И в конце Капица просил Сталина показать это письмо Берии, «ведь это не донос, а полезная критика», и освободить его от членства в этом комитете. По существу, он был прав: Берия не разбирался в физике. Но сейчас ясно, что и Капица раздражал Берию, говоря: «Зачем нам идти по пути американского проекта, повторять то, что делали они?! Нам нужно найти собственный путь, более короткий». Это вполне естественно для Капицы: он всегда работал оригинально, и повторять работу, сделанную другими, ему было совершенно неинтересно.

Но Капица не все знал. У Лаврентия Павловича в кармане лежал чертеж бомбы — точный чертеж, где были указаны все размеры и материалы. С этими данными, полученными еще до испытания американской бомбы, по-настоящему ознакомили только Курчатова. Источник информации был столь законспирирован, что любая утечка считалась недопустимой. Так что Берия знал о бомбе в 1945 году больше Капицы. Партитура у него на самом деле была, но он не мог ее прочесть. И не мог сказать Капице: «У меня в кармане чертеж. И не уводите нас в сторону!»

К этому всему добавлялись еще и временные проблемы с получением жидкого кислорода. Дело в том, что Капица изобрел необыкновенно эффективный метод сжижения кислорода, но с воплощением научных идей в стране всегда было сложно. Этим воспользовались недруги, обвинившие его во вредительстве. Над Капицей нависли серьезные угрозы. И он пошел ва-банк — написал жалобу на Берию. Капица сказал Берии: «Я не читал ваших работ, а вы — моих, но по разным причинам». 30 апреля 1946 года Капица был удостоен звания Героя Соцтруда. Сталин сказал Берии: «Делай с ним, что хочешь, но жизнь сохрани». А уже 17 августа 1946 года Капицу освободили от обязанностей директора Института физических проблем и начальника Главкислорода. Капицу убрали не только из Спецкомитета, но и уволили с поста директора. Его сместили со всех постов, забрали институт и отправили в подмосковную ссылку — как бы под домашний арест. Директором планировали назначить А.П. Александрова.