Несмотря на трудности и войну, ученые продолжали научную работу. В Радиевом институте в 1942 г. открыли полный развал атомного ядра под действием многозарядных космических лучей. С января 1943 г. началась подготовка плана научной и практической работы по разработке советской атомной бомбы, а в феврале наконец распоряжение ГКО об организации работ по урану начинает свое благотворное действие. В марте этого года при Академии наук СССР была открыта лаборатория № 2. Начальником лаборатории был назначен И. В. Курчатов. В 1943 г. И. И. Гуревич и И. Я. Померанчук выполнили теоретические расчеты реактора. Одновременно происходила стройка самого опытного ядерного реактора. Накопив достаточно урановых блоков и графита, немедленно приступили к экспериментам. Как только появилась возможность забрать из Ленинграда спрятанное в ЛФТИ оборудование циклотрона, так его тут же переправили в Москву, и уже 25 сентября 1944 г. в этой лаборатории был запущен первый на территории Москвы циклотрон. В 1945-м на нем были получены первые микрограммы плутония. Бомбу из них, конечно, сделать было нельзя, а вот изучить свойства вещества вполне было возможно.
В 1944 г. операция «Энормоз» дала просто ошеломляющие результаты. Были получены около тысячи страниц описания атомной бомбы, а также образцы ураниума и бериллия. Поступившие материалы просматривал Курчатов. Можно сказать, он в тот момент был единственным человеком, который владел всей полнотой информации в области ядерной физики. Многое из того, что узнавал Игорь Васильевич из разведматериалов о работе Манхэттенского проекта, могли бы сделать и наши ученые, но шла война, и ресурсы страны были направлены на победу над врагом. Несмотря на предпринятые в 1942–1943 гг. усилия в работе над урановым проектом, их явно было недостаточно. Разведданные были очень кстати в условиях материального и технологического голода. Фактор времени тоже подстегивал. Информация, полученная по каналам разведки, экономила время и силы ученых и измученной войной страны.
Продвижение американцев в исследовательской и проектной работе по атомной бомбе подхлестывало наши работы в этой области в прямом смысле слова. 8 апреля 1944 г. появилось постановление ГКО за № 5582с, предписывающее Народному комиссариату химической промышленности и его народному комиссару М. Г. Первухину заняться проектированием цеха по производству тяжелой воды, а также завода для производства шестифтористого урана. А народный комиссар цветной металлургии П. Ф. Ломако по этому же постановлению должен был способствовать получению 500 кг металлического урана на опытной установке, а также в течение 1944 г. организовать поставку для лаборатории № 2 десятков тонн высококачественных графитовых блоков. Кроме того, Ломако должен был к 1 января 1945 г. построить цех по производству металлического урана! «Проверка» разведданных очень даже помогала в решении насущных теоретических и практических задач, двигала советский урановый проект вперед.
К весне 1945 г. у Игоря Васильевича Курчатова сложилась ясная, четкая концепция создания атомной бомбы. Он определил, что решение этой проблемы нужно разделить на четыре направления: создание уран-графитового или тяжеловодного котла (так было принято в то время называть ядерный реактор), проектирование и строительство диффузного завода для наработки урана-235, подготовка оборудования для получения тяжелой воды и непосредственное ее получение и, само собой, конструирование и производство атомной бомбы. Об этом он и доложил в апреле Сталину.
Близился конец войны. Советские войска выдвинулись на территорию Европы. Пора было думать об устройстве Европы и мира после войны, и, может быть, Сталин не сразу обратил внимание на докладную Курчатова. Однако некоторые шаги, ускоряющие урановую программу, в этот момент все-таки были сделаны.
Когда советские войска вошли на территорию Германии, Австрии, Чехословакии, сразу возникла идея поиска необходимого оборудования, материалов, архивов на территории этих стран. В апреле 1945 г. было решено создать специализированную группу разведки, состоящую из ученых, которые бы могли оценить, что сделали немецкие ученые для овладения секретом атомной бомбы.
2 мая на подмосковном аэродроме собралась группа военных для вылета в Берлин. В самолет сели какие-то странные полковники – форма им явно была лишней, сидела мешковато, фуражки им мешали, они их то и дело сдергивали с головы и совали под мышки. Летчики видели всякое и виду не подали – полковники были сплошь из НКВД, мало ли что… Тем более что делегацией руководил заместитель Л. П. Берии А. П. Завенягин.