Олег не знал тогда, что его статья была направлена на рецензию тогда кандидату наук, а впоследствии академику и трижды Герою Социалистического Труда А.Д. Сахарову, который так отозвался об идее управляемого термоядерного синтеза: “… Я считаю необходимым детальное обсуждение проекта тов. Лаврентьева. Независимо от результатов обсуждения необходимо уже сейчас отметить творческую инициативу автора”.
В этом же 1950 году Лаврентьева демобилизуют. Он приезжает в Москву, успешно сдает вступительные экзамены и поступает на физический факультет МГУ. Спустя несколько месяцев его вызвал к себе министр измерительного приборостроения В.А. Махнев - так в царстве секретности называлось тогда Министерство атомной промышленности, соответственно, Институт атомной энергии назывался Лабораторией измерительных приборов АН СССР, то есть ЛИПАНом. У министра Лаврентьев впервые встретился с Сахаровым и узнал, что Андрей Дмитриевич читал его сахалинскую работу, но поговорить им удалось только через несколько дней, опять ночью.
Это было в Кремле, в кабинете Лаврентия Берии, который был тогда членом Политбюро, председателем спецкомитета, ведавшего в СССР разработкой атомного и водородного оружия. Лаврентьева представили Берии. Тогда же студента Олега Лаврентьева представили академику Курчатову.
Лаврентьев и не подозревал, что его идея управляемого термоядерного синтеза (УТС) так понравилась А.Д. Сахарову, что он решил ее использовать и вместе с И.Е. Таммом тоже начал работать над проблемой УТС. Правда, в их варианте реактора плазму удерживало не электрическое, а магнитное поле. Впоследствии это направление вылилось в реакторы под названием “токамак”.
После встреч в “высоких кабинетах” жизнь студента Лаврентьева изменилась как в сказке. Ему дали комнату в новом доме, дали Сталинскую стипендию (100 000 рублей в месяц), доставляли по требованию необходимую научную литературу. Он взял разрешение на свободное посещение занятий. К нему прикрепили преподавателя математики, тогда кандидата наук, а впоследствии академика, Героя Социалистического Труда А.А. Самарского.
В мае 1951 года Сталин подписал постановление Совета Министров, положившее начало Государственной программе термоядерных исследований. Олег получил допуск в ЛИПАН, где приобретал опыт работы в области нарождающейся физики высокотемпературной плазмы и одновременно постигал правила работы под грифом “Сов. секретно”. В ЛИПАНе Лаврентьев впервые узнал об идеях Сахарова и Тамма по термоядерному реактору.
- Для меня это было большой неожиданностью, - вспоминает Олег Александрович. - При встречах со мной Андрей Дмитриевич ни одним словом не обмолвился о своих работах по магнитной термоизоляции плазмы. Тогда я решил, что мы, я и Андрей Дмитриевич Сахаров, пришли к идее изоляции плазмы полем независимо друг от друга, только я выбрал в качестве первого варианта электростатический термоядерный реактор, а он - магнитный.
12 августа 1953 года в СССР успешно испытывается термоядерный заряд, в котором используется дейтерид лития. Та самая реакция, которую открыл сержант Лаврентьев. Реакция, позволяющая создать бомбу неограниченной мощности. Андрей Сахаров предлагает Сталину использовать новую бомбу для уничтожения США с помощью ядерных торпед, выпущенных с подводных лодок у побережья Америки. Эти заряды должны были по мысли Сахарова создать цунами такой силы, что волна смыла бы все восточное побережье США. Это предложение Сахарова не было принято Сталиным.
Участники создания нового оружия получают государственные награды, звания и премии, зато Лаврентьев по совершенно непонятной для него причине в одночасье многое теряет. В ЛИПАНе с него был снят допуск к совершенно секретным исследованиям, и он лишился постоянного пропуска в лабораторию. Пришлось пятикурснику писать дипломный проект без прохождения практики и без научного руководителя на основе уже сделанных им теоретических работ по УТС. Несмотря на это, он успешно защитился, получив диплом с отличием. Однако работать в ЛИПАН, единственное место в СССР, где тогда занимались управляемым термоядерным синтезом, первооткрывателя этой идеи не взяли.
По окончании МГУ в 1956 году Лаврентьева направляют в Харьков в Физико-технический институт. Молодой специалист с необычной судьбой приехал в Харьков с отчетом о теории электромагнитных ловушек, который хотел показать директору института К.Д. Синельникову. После шикарной квартиры в Москве изобретателя новейшей водородной бомбы и Управляемого Термоядерного Синтеза поселили в общежитие, в комнату, где проживало одиннадцать человек. Постепенно у Олега появились друзья и единомышленники, и в 1958 году в ХФТИ была сооружена первая электромагнитная ловушка.
Свой ученый приоритет в деле изобретения электрического удержания горячей плазмы Олег Лаврентьев попытался восстановить в 1974 году. Но из-за чрезвычайной секретности темы, это ему не удалось. Ему ответили, что архивы 50-х годов уничтожены.