Даже после женитьбы Лоуренса Оппи часто приходил к другу в гости на ужин и неизменно приносил жене Эрнеста Молли орхидеи. Второго сына Эрнест решил назвать Робертом. Молли уступила, однако с годами стала считать Оппенгеймера неискренним человеком, чья изысканная вежливость скрывала недостаточную глубину характера. В начале супружества она не вмешивалась в их дружбу, но, когда обстоятельства изменились, стала влиять на мужа, побуждая его взглянуть на Оппи в другом свете.
Лоуренс по природе был созидателем и умел привлекать финансы под реализацию своих амбиций. За несколько месяцев до встречи с Оппенгеймером он выдвинул идею создания установки, способной проникнуть в доселе недоступное ядро атома, которое витало, шутил он, «как муха внутри собора». Ядро было не только очень маленьким и неуловимым объектом, но и вдобавок находилось под защитой так называемого кулоновского барьера. Чтобы его преодолеть, по расчетам физиков, потребовался бы поток ионов водорода, ускоренный под напряжением до миллиона вольт. В 1929 году получение частиц с высокой энергией казалось невозможным, однако Лоуренс изобрел оригинальный способ. Он придумал прибор, использующий относительно низкое напряжение в 25 000 вольт для ускорения протонов в прямом и обратном направлении в переменном электрическом поле. С помощью электронно-лучевой трубки и электромагнитов ионы можно было разгонять электрическим полем до все большей и большей скорости по спиральной траектории. Он не мог предсказать, каких размеров должен быть ускоритель частиц, чтобы проникнуть в ядро атома, однако не сомневался: достаточно большой магнит и круговая камера позволят выйти на отметку в миллион вольт.
К началу 1931 года Лоуренс смастерил первую неуклюжую модель ускорителя — прибора с маленькой камерой размером 11,5 см, дающего протоны с энергией 80 000 вольт. Через год он построил ускоритель частиц размером 28 см, производящий поток протонов с энергией в миллион вольт. Теперь Лоуренс мечтал создавать еще более крупные ускорители, установки весом несколько сотен тонн и стоимостью десятки тысяч долларов. Он окрестил свое изобретение «циклотроном» и уговорил ректора Калифорнийского университета Роберта Гордона Спраула отдать ему старое деревянное здание, расположенное рядом с корпусом факультета физики «Леконт-холл» на холме посреди живописного университетского кампуса. Лоуренс назвал объект Радиационной лабораторией Беркли. Физики-теоретики со всех сторон света быстро поняли, что детище Лоуренса позволяет им исследовать самые сокровенные тайны атома. В 1939 году Лоуренсу присвоили Нобелевскую премию в области физики.
Упорное стремление Лоуренса к созданию все более крупных и мощных циклотронов олицетворяло движение к «большой науке», связанное с ростом корпоративного предпринимательства в Америке в начале XX века. В 1890 году в стране существовали всего четыре промышленные лаборатории. Сорок лет спустя таких объектов насчитывалось около тысячи. В большинстве из них господствовала культура технологии, а не науки. Многие годы физики-теоретики вроде Оппенгеймера, посвятившие карьеру «малой» науке, не были вхожи в эти крупные лаборатории, нередко занимавшиеся «военной наукой». Даже в 1930-е годы некоторые молодые физики все еще задыхались в этой атмосфере. Роберт Уилсон, обучавшийся под началом Оппенгеймера и Лоуренса, решил оставить Беркли и перебраться в Принстон, посчитав, что наука, связанная с большими установками, олицетворяла «худший вариант коллективной исследовательской работы».
Строительство циклотронов с восьмидесятитонными магнитами требовало больших затрат. Однако Лоуренс сумел заручиться финансовой поддержкой у таких воротил бизнеса, как нефтяной магнат Эдвин Поли, банкир Уильям Г. Крокер и Джон Фрэнсис Нейлан, политический заправила общенационального масштаба и главный юридический советник Уильяма Рэндольфа Херста. Ректор Спраул оказал Лоуренсу протекцию при вступлении в элитный «Богемский клуб» Сан-Франциско, объединение наиболее влиятельных бизнесменов и политиков. Члены «Богемского клуба» никогда бы не снизошли до принятия в него Роберта Оппенгеймера. Он был евреем и не от мира сего. Зато выросший на ферме Среднего Запада Лоуренс влился в элитное общество легко и свободно. (Позднее Нейлан протащит Лоуренса в еще более эксклюзивный клуб «Пасифик-юнион».) Периодически обращаясь за деньгами к влиятельным лицам, Лоуренс незаметно перенимал их консервативное мировоззрение, направленное против «Нового курса».
В отличие от друга Оппенгеймер проявлял безразличное отношение к роли денег в своих исследованиях. Когда один из аспирантов попросил его письмом собрать денег на конкретный проект, Оппи ответил в свой причудливой манере: «[От исследований] как и от вступления в брак и написания стихов следует отговаривать, и происходить они должны исключительно вопреки отговору».