В сентябре 1945 года связь с Понтекорво прервалась. Это было вызвано целым рядом причин. Во-первых, Джемми неожиданно заявила, что в скором времени отбывает в Рим, где собирается бороться за ликвидацию в Италии остатков фашизма. Удержать ее от возвращения на родину было невозможно: отсутствовали убедительные аргументы. А во-вторых, бегство 5 сентября 1945 года шифровальщика Игоря Гузенко заставило руководство разведки принять максимальные меры конспирации. В результате связь Понтекорво с советской разведкой была восстановлена лишь в 1949 году через его жену, посетившую Италию.
В 1946 году Понтекорво опубликовал работу, признанную теперь классической: он рассмотрел вопрос об экспериментальном обнаружении нейтрино и предложил метод его детектирования с помощью реакции превращения ядер хлора в ядра радиоактивного аргона. Этот метод был впоследствии реализован Раймондом Дэвисом-младшим для регистрации солнечных нейтрино, что положило начало нейтринной астрономии.
В 1947 году власти Великобритании приняли решение о том, что коммунистам нельзя участвовать в секретных госпроектах из-за риска того, что они могут сообщить подробности своей работы в Москву. Учитывая то, что сам Бруно с супругой и его брат, но об этом ниже, были коммунистами, то формально физик не мог участвовать в британском атомном проекте. Хотя, как показали дальнейшие события, приверженность левым политическим взглядам не помешало ему еще два года продолжать работать на советскую разведку.
В 1948 году, после получения британского гражданства, Понтекорво был приглашён Джоном Кокрофтом участвовать в британском атомном проекте AERE (англ. Atomic Energy Research Establishment) в Харуэлле, где Понтекорво работал в отделе ядерной физики, возглавляемом Эгоном Бречером. В возрасте тридцати шести лет, когда он попал в Харвелл, “Понте”, как его стали называть, был популярен и вне подозрений.
Попов утверждает, что Понтекорво продолжал шпионить за работой ядерного реактора, когда он был в Харвелле, и что Василевский поддерживал с ним связь, пока он был там, встречи устраивались в Швейцарии и Италии, когда Понтекорво ездил туда на конференции или в отпуск. Понтекорво был заядлым теннисистом, и Попов утверждает, что он получал инструкции КГБ и передавал информацию на микрофильмах, спрятанных в теннисных мячах!
По другой версии, в Москве понимали, что в условиях жесткого режима обеспечения безопасности «Мэру» нельзя встречаться с советскими представителями в Англии. Поэтому через его жену Марианну, гостившую в начале 1949 года в Италии, ему было предложено встречаться в Риме два раза в год. Контакты с Мери осуществлял резидент внешней разведки в Италии Николай Горшков, который просил передать «Мэру» пожелание соблюдать особую осторожность при сборе и хранении секретной информации.
Однако от встреч в Риме вскоре было решено отказаться, так как там Понтекорво мог попасть в поле зрения как местной, так и английской контрразведки. В результате местом контактов была выбрана Северная Италия. При этом, в Центре и римской резидентуре исходили из следующих соображений:
1. Для проведения встреч с «Мэром» наиболее удобны маленькие итальянские курортные городки, расположенные вблизи швейцарской границы. Упрощенный пограничный режим и постоянный наплыв туристов не привлечет к «Мэру» внимания местных жителей. Более всего для встреч с «Мэром» подходит курортный городок Брунатэ.
2. Брунатэ удобен и для посещения советскими разведчиками, действующими под дипломатическим прикрытием, так как расположен недалеко от Милана.
3. В Брунатэ на склонах горы Сан-Маурицио находится множество гостиниц и пансионов, где встречу можно провести без лишних помех. А наличие фуникулера и серпантинных дорог позволяет без труда выявить наружное наблюдение.
Впрочем, первая встреча Понтекорво с сотрудником внешней разведки Львом Василевским произошла не в Брунатэ, а в Милане. Но, к сожалению, Василевский не владел итальянским языком, и поэтому профессионального разговора на научно-технические темы у них не получилось. Между Василевским и Понтекорво была достигнута договоренность об очередной встрече в Милане в конце 1949 года.
Встреча Понтекорво и Барковского состоялась в декабре 1949 года и продолжалась два дня. Понтекорво передал своему оператору большое количество документов, касающихся проблем конструирования, строительства и эксплуатации ядерных реакторов смешанного типа. Но наибольший интерес для советских ученых, как оказалось, представляли переданные Понтекорво расчеты каналов циркуляции теплоносителя, подробные данные о конструкции тепловыделяющих элементов и о различных нормативах и параметрах контроля испытаний и эксплуатационного режима реакторов. Барковский обучил Понтекорво, как пользоваться фотоаппаратом и пересылать материалы на непроявленной фотопленке.
Вернувшись в Москву, Барковский составил отчет о командировке, в котором, говоря о Каспаре, написал следующее: