О делении ядер урана стало известно еще в довоенное время. Задолго до того, как было открыто это явление, ученые могли только предполагать, что в ядре заключена колоссальная энергия. Однако серьезные исследователи относились к этому скорее как к красивой теории, не более. Все же многих физиков захватила идея организовать цепную реакцию. После серии опытов выяснилось, что она происходит следующим образом: ядро делящегося урана захватывает в ловушку нейтрон и разламывает его на две части. Этому процессу сопутствует возникновение дополнительной энергии, из-за чего появляются новые нейтроны, которые провоцируют дальнейшее деление. Таким образом они могут множиться до бесконечности. Сложность заключается в том, что воссоздать реакцию можно только с помощью редких изотопов: урана-235 и плутония-239. В природе эти изотопы не встречаются, а получить их можно только в лабораторных условиях и то в малых количествах.

В ЛФТИ за цепные реакции отвечал Семенов, который часто выступал на знаменитых физтеховских семинарах. В группе Семенова работал один необычайно талантливый ученый – Юлий Харитон. Он присутствовал практически на всех семинарах по физике, мало выступал, зато слушал всегда предельно внимательно. По тем редким репликам с места, вопросам и ремаркам, которые исходили от Харитона, сразу становилось понятно, что это человек с глубокими знаниями во многих областях науки. Кроме того, у Юлия Борисовича была удивительная манера вникать в суть вещей. Вот что об этом вспоминает Анатолий Александров:

«С Харитоном я познакомился в 1930 году, сразу же когда приехал в ЛФТИ. Его все называли Люся, Люся Харитон. Человек он был необыкновенно тихий и скромный. Харитон сидел немножко в отрыве. По-видимому, чтобы мы не мешали ему слушать. Он сидел всегда с закрытыми глазами. И постоянно было такое впечатление, что он спит. Вероятно, он старался таким образом как-то отключиться от всяких отвлекающих вещей. Просто такая манера у него была».

Вместе с Зельдовичем Харитон принялся за расчеты ядерных реакций. Яков Зельдович, молодой и веселый парень, занимался теоретической физикой в ЛФТИ. Вычислить условия возможной цепной реакции на бумаге оказалось нелегким делом, ведь для того, чтобы прийти к правильным выводам, пришлось учесть множество деталей: от количества нейтронов, которые появлялись во время единичной реакции, до предполагаемого числа частиц, которые «пропадали» в процессе деления. Из-за катастрофической нехватки информации на точность расчетов полагаться не приходилось. На удивление Харитон с Зельдовичем оказались ближе всех к истине. На семинаре в ЛФТИ они озвучили вывод, который предопределил всю дальнейшую судьбу работ по ядерной тематике. Ученые доказали, что можно воплотить в жизнь два вида процессов: управляемый и взрывной.

Анатолий Александров с адмиралом П. Г. Котовым

Эти открытия всерьез заинтересовали Александрова и подтолкнули его присмотреться к новому направлению. Однако всерьез к ядерной физике тогда относились лишь немногие: даже Резерфорд, который первым обнаружил цепную реакцию урана, считал, что человечество никогда не сможет укротить эту колоссальную энергию. Да и сам Анатолий Петрович не торопился погружаться в новую область, ведь работа по полимерам шла отлично, а новое направление было едва разработано. И все же, после того как Зельдович с Харитоном рассказали о важности деления изотопов в своем выступлении, Александров как молекулярный физик сразу понял, что может быть полезен в этом деле.

Вскоре ядерной темой заболел весь институт. На семинарах звучали доклады, шли обсуждения, многие физтеховцы так или иначе подключались к атомной проблеме. Главную сложность ученые видели в добыче редких изотопов урана. Тогда же Курчатов с Харитоном вместе написали записку в АН СССР, в которой объяснили необходимость ведения таких работ у нас в стране. И Харитону, и Курчатову было понятно, что их исследования влетят государству в копеечку, ведь все: от добычи урана в больших количествах и до производства тяжелой воды хорошего качества стоило огромных денег. Однако в Президиуме Академии наук положительно откликнулись на предложение ученых из ЛФТИ. К сожалению, реальные работы в этом направлении прервала война, институт скоро эвакуировали в Казань. Но атомное направление решили все-таки не забрасывать. В плане работ института в обход всякой секретности значился такой пункт: «Работы по атомной бомбе».

В свою последнюю встречу перед войной Курчатов с Александровым обсуждали работы по физике ядра. Игорь Васильевич сказал, что на время войны он свернет свое направление и будет заниматься более прикладными вещами для обороны страны. Тогда же он предложил свою помощь в работах по размагничиванию.

Вместе с Ю. Б. Харитоном

В 1942 году атомная тема вновь напомнила о себе. Ученые в неформальной обстановке обсуждали, что в США переезжают ведущие физики, такие как Эйнштейн и Ферми. С одной стороны, было, конечно, логично, что они выбирали нейтральную страну, которая не участвовала в войне. Но, когда постепенно из физических журналов стали исчезать публикации по ядерной проблеме, у советских ученых возникли подозрения. В разговорах физики высказывали опасения, что немецкая сторона работает над созданием атомной бомбы, ведь там остались многие великие умы, а в Чехословакии, на территорию которой продвинулась Германия, были богатые урановые рудники. К счастью, опасения ученых не оправдались, ведь для любой страны, поглощенной войной, разработка ядерного оружия оказалась бы слишком затратной.

До сих пор историков интересует вопрос: что заставило Сталина всерьез взяться за атомную проблему? Очень часто начало «атомной эпопеи» связывают с письмом Г. Н. Флерова в Комитет обороны и лично товарищу Сталину с просьбой развернуть работы по созданию атомного оружия. Однако есть все основания утверждать, что советская разведка задолго до этого знала о зарубежных разработках в области ядерной физики, о чем регулярно докладывала «наверх». Письмо ученого, несомненно, сыграло большую роль, ведь через некоторое время дело приняло серьезный оборот: в сентябре 1942 года вышло распоряжение «Об организации работ по урану». Важно было и то, что со стороны научного сообщества впервые прозвучала такая постановка вопроса, ведь Флеров высказал вполне обоснованные опасения о том, что «атомные» публикации засекречиваются и работы по созданию сверхмощного оружия могут вести зарубежные противники.

Старшими по атомной проблеме назначили заместителя председателя Совета Министров Первухина и наркома высшего образования Кафтанова. В советском правительстве Первухин отвечал за энергетическое направление, а Кафтанов имел непосредственное отношение к науке. Тогда в печати появились сообщения о том, что английский флот разбомбил немецкие корабли, которые перевозили тяжелую воду из Норвегии. Анатолий Петрович впервые об этом услышал во время обсуждения в кругу коллег. Видимо, некоторых из них правительство уже привлекало для консультаций. И вот в октябре 1942 года Курчатова вызывают в Москву. С тех пор жизнь многих ученых изменилась, а через несколько лет изменилась и жизнь всего человечества.