Игорь Курчатов был по натуре человеком терпеливым, и его темперамент хорошо подходил для руководства важной, фундаментальной, масштабной научной программой. Однако к сентябрю 1944 года и его терпение истощилось.

Для развития советской ядерной программы Курчатов собрал вокруг себя плеяду талантливых молодых ученых. В эту группу входил Юлий Харитон, получивший в 1928 году докторскую степень в Кембридже и изучавший взрывчатые вещества в Институте химической физики в Ленинграде; до войны Харитон работал вместе с Яковом Зельдовичем над теорией цепных ядерных реакций. В группу вошли также Флеров, Исаак Кикоин, Абрам Алиханов и Александр Лейпунский, все — выпускники Ленинградского политехнического института. В середине 1943 года к группе присоединился брат Курчатова Борис.

В Московском институте сейсмологии была образована новая секретная лаборатория под общим контролем Михаила Первухина, народного комиссара химической промышленности. Чтобы замаскировать предмет исследований этой лаборатории, ее назвали просто № 2. По мере того как к работе подключались все новые специалисты, лаборатория занимала прилегающие помещения, пока в апреле 1944 года для нее не выделили свое здание на северо-западе Москвы, на берегу Москвы-реки.

Курчатов строил программу традиционно. Он взял на себя проектирование и конструирование первого советского ядерного реактора, выбрав для него ураново-графитовую решетчатую конфигурацию[124]. Курчатов отлично сознавал, что самой большой проблемой станет дефицит уранового сырья. Предполагалось, что для постройки реактора понадобится около 60 тонн урана — а в 1943 году в распоряжении была всего пара тонн. Поиски залежей урана в Средней Азии показали, что к началу 1944 года можно добыть чуть более 10 тонн. Это означало, что до накопления необходимых объемов урана и создания ядерного реактора пройдет от пяти до десяти лет. Народному комиссариату цветной металлургии было приказано найти 100 тонн урана «в кратчайшие сроки», но эта задача имела меньшую важность, чем неотложные запросы фронта.

Не имея реактора, невозможно было получить плутоний. Курчатов поручил своей группе в срочном порядке сконструировать в лаборатории № 2 циклотрон — из элементов разобранного циклотрона, уже имевшегося на ленинградском физтехе, в опасной близости от линии фронта. Циклотрон нужен был, чтобы синтезировать микроскопическое количество плутония для проведения в дальнейшем важнейших измерений.

Кикоин взялся определить, как можно получить значительные объемы урана-235. Опять же эта работа напрямую зависела от того, сможет ли Курчатов получить нужное — большое — количество природного урана. Кикоин сначала проверил центрифугирование, потом перешел к газовой диффузии; изучил также диффузию термическую. В 1944 году в состав лаборатории № 2 вошел Лев Арцимович, который исследовал электромагнитное разделение.

Предстояло решить вопрос и о том, какой должна быть конструкция бомбы. Когда советская ядерная программа пошла полным ходом, Курчатов поручил руководство проектированием реактора Харитону, которого знал уже почти двадцать лет. Сначала Харитон отказывался оставить свою прежнюю работу — он занимался противотанковым оружием, — но Курчатов смог настоять на своем. В итоге Харитон начал некоторые базовые эксперименты по использованию пушечного метода.

25 сентября 1944 года заработал циклотрон. Курчатов и циклотронщики отпраздновали успех с шампанским. Но вся эйфория вскоре сменилась сильным разочарованием. По разведданным ЭНОРМОЗа, было очевидно, что американцы взялись за реализацию крупного ядерного проекта. Советская программа, напротив, сильно задерживалась из-за отсутствия сырья. Без урана можно было заниматься только теоретизированием и проводить эксперименты, которые лишь слегка затрагивали реальные насущные проблемы. Через несколько дней Курчатов выразил все свое раздражение в письме к Берии:

Попытки Бора решить атомный вопрос дипломатическим путем разбились о рифы патологической веры Черчилля в сохранение тайн. Однако выдвинутые датчанином аргументы подействовали на многих приближенных Черчилля, в том числе на Червелла и Андерсона. Бор вернулся в Вашингтон 16 июня 1944 года и через несколько дней сообщил Франкфуртеру о бесплодной встрече с Черчиллем. Франкфуртер уведомил об этом Рузвельта. Несмотря на то что Бор не мог похвастаться успехом, Рузвельт продолжал выказывать к нему расположение и пригласил Бора обсудить проблему тет-а-тет.

Сначала Бор обобщил свои взгляды в кратком докладе. Он писал о «недопущении фатальной гонки, связанной с созданием апокалипсического оружия». Пока отец и сын работали над этим документом, Вашингтон плавился под летним солнцем. Оге печатал, а отец боролся за точность формулировок, штопая при этом носки и пришивая пуговицы. Бор встретился с Рузвельтом 26 августа.

Эта встреча совсем не походила на встречу с Черчиллем. Она продлилась более часа. В отличие от Черчилля, который сразу же повел себя несдержанно и с первого взгляда невзлюбил Бора, Рузвельт был внимателен и заинтересовался мыслями Бора. Что гораздо важнее, Бору удалось убедить президента в своей правоте. Оге Бор рассказывал:

Встреча завершилась на оптимистической ноте. Бор резюмировал основные моменты этого разговора в письме к Рузвельту, которое пришло к президенту за день до его отправления на новую встречу с Черчиллем в Квебеке.

У Бора были основания для оптимизма, но он недооценил своеволия Черчилля и степени влияния британского премьера на американского президента. После окончания Квебекской конференции Черчилль и Рузвельт выехали в частное владение Рузвельта в Гудзонской долине неподалеку от Гайд-парка штат Нью-Йорк. В ходе этой встречи Черчилль настаивал на том, что недопустимо разглашать факт существования ядерной программы Советскому Союзу, а также любой другой стороне — дружественной или враждебной, если это не было специально оговорено на квебекской конференции. Результатом встречи стал секретный меморандум, принадлежавший, надо полагать, в основном авторству Черчилля. В документе два лидера договорились сохранять наивысшую секретность. Было достигнуто следующее соглашение: «Когда бомба будет готова, то после тщательного взвешивания всех обстоятельств она может быть применена против японцев, которых следует предупредить о том, что бомбардировки продолжатся в случае отказа от капитуляции».