Разными путями шли также и в поисках способа разделения изотопов лития. Литий-6, из которого производится тритий в результате реакции с нейтронами, составляет только 7,4 природного лития. Группа Арцимовича получила задание по разделению лития-6 электромагнитным методом^{1640}. Борис Константинов в Ленинградском физико-техническом институте изобрел намного более дешевый и эффективный химический метод разделения^{1641}. Однако метод Константинова требовал строительства нового завода, которое задерживалось. Летом 1952 г. Берия объявил выговор генералу КГБ Николаю Павлову, ответственному работнику Первого главного управления. «Мы, большевики, когда хотим что-то сделать, — сказал Берия, — закрываем глаза на все остальное (говоря это, Берия зажмурился, и его лицо стало еще более страшным). Вы, Павлов, потеряли большевистскую бдительность! Сейчас мы Вас не будем наказывать, мы надеемся, что Вы исправите ошибку. Но имейте в виду, у нас в турме места много!»^{1642} Один из членов группы Арцимовича, П.М. Морозов, предложил использовать электромагнитный метод для разделения изотопов лития и получил необходимое количество лития-6 для «слойки»^{1643}.[377] Некоторое количество лития-6 было использовано для производства дейтерида лития, а часть подверглась облучению с целью получения трития для бомбы.

Летом 1953 г. на полигоне под Семипалатинском приготовления были в полном разгаре. Уровень радиоактивности от предыдущих испытаний упал, и после некоторой обработки поверхности там была воздвигнута 30-метровая башня и построена небольшая мастерская. Были созданы подземные сооружения, в том числе километровая линия метро, чтобы проверить, насколько хорошо они выдержат воздействие взрыва. Контрольный пост был обсыпан землей и гравием, чтобы ударная волна не могла его разрушить. Наблюдательный пост отодвинули на 20–25 км^{1644}.

В последнюю минуту произошла серьезная задержка. В своем стремлении подготовить бомбу ученые игнорировали опасность выпадения осадков. Только с приближением испытаний они осознали, что радиоактивный материал, рассеянный взрывом, может угрожать здоровью людей, живущих на близлежащей территории. На полигоне было организовано несколько команд, чтобы с помощью «Черной книги»^{1645}, американского руководства по воздействию ядерного оружия, определить эффект от выпадения осадков.^{1646} Расчеты показали, что наземный взрыв даст большое количество радиоактивных осадков и что десятки тысяч людей должны быть эвакуированы. Курчатову, Малышеву и маршалу Василевскому, военному руководителю испытаний, предстояло решить, отложить ли испытания на 6 месяцев, чтобы подготовиться к выпадению осадков из атмосферы, или провести эвакуацию. Они решили провести эвакуацию населения с площади, границы которой отстояли на десятки и даже сотни километров от нулевой точки. Эвакуация продолжалась вплоть до последней ночи перед взрывом. Некоторые из этих эвакуированных не смогли вернуться в свои дома до весны 1954 г.^{1647}

Приготовления к испытаниям проходили в напряженной обстановке. Необходимость усиленной работы над водородной бомбой стала осознаваться особенно остро после получения информации о проведении 1 ноября 1952 г. испытаний «Майк»^{1648}. Напряжение среди сотрудников Арзамаса-16 возросло после того, как Берия прислал на установку двух ведущих математиков, Михаила Лаврентьева и Алексея Ильюшина, явно в качестве возможной замены Харитона и Щелкина в случае неудачи испытаний^{1649}. Ядерный проект оставался вотчиной Берии и после смерти Сталина. Однако после ареста Берии 26 июня руководителем Министерства среднего машиностроения, как стало называться Первое главное управление, был назначен Малышев^{1650}. Несмотря на арест Берии испытания продвигались. В речи на заседании Верховного Совета 8 августа Маленков заявил, что Соединенные Штаты не имеют монополии на производство водородной бомбы^{1651}. «Изделие» еще не было водружено на башню, и местное население еще не было эвакуировано. Ученые слушали речь Маленкова на полигоне в гостинице. «Заявление Маленкова, — отмечает Сахаров в своих мемуарах, — могло бы прибавить нам волнений. Но мы уже не могли волноваться сильней, мы находились у последней черты»^{1652}.

Курчатов снова был ответственным за испытания. В 6 часов утра 12 августа 1953 г. он был на наблюдательном пункте и на связи с контрольным постом. Получив рапорт, что все готово, он дал команду на отсчет времени^{1653}. В.С. Комельков так описал взрыв: «Интенсивность света была такой, что пришлось надеть темные очки. Земля содрогнулась под нами, а в лицо ударил тугой, крепкий, как удар хлыста, звук раскатистого взрыва. От толчка ударной волны трудно было устоять на ногах. Облако пыли поднялось на высоту до 8 км. Вершина атомного гриба достигла уровня 12 км, а диаметр пыли облачного столба приблизительно 6 км. Для тех, кто наблюдал взрыв с западной стороны, день сменился ночью. В воздух поднялись тысячи тонн пыли. Громада медленно уходила за горизонт. Наблюдения над облаком вели самолеты, в том числе и те, что были подняты для забора проб»^{1654}. Мощность взрыва оказалась близка к оценкам физиков. Об успешных испытаниях Малышев по телефону сообщил Маленкову, который просил его поздравить всех и особенно обнять Сахарова^{1655}.

Руководители испытаний, одетые в спецкостюмы, с дозиметрами, проехали вблизи нулевой точки. Малышев и Сахаров вышли, в то время как остальные оставались в машинах, и прошли по оплавленной земле к остаткам башни, на которой была взорвана бомба. Там, где стояла башня, осталось широкое тарелкообразное углубление. Металлическая башня и ее бетонное основание по большей части просто испарились. Озеро оплавленной земли диаметром 5 км окружало место, где стояла башня. Танки и орудия были разбиты и разбросаны повсюду, паровоз перевернут, бетонные стены обрушились, а деревянные дома сгорели. Все присутствовавшие на испытаниях были ошеломлены, видя беспомощных птиц, погибавших в траве далеко от эпицентра. Они взлетели, вспугнутые вспышкой взрыва, их крылья опалились, глаза выгорели^{1656}.

Сцена на нулевой отметке была описана Н.А. Власовым, который выехал на место три дня спустя: «Общее впечатление страшной и огромной разрушительной силы складывается уже издалека. Да, взрыв действительно получился куда сильнее взрыва атомной бомбы. Впечатление от него, по-видимому, превзошло какой-то психологический барьер. Следы первого взрыва атомной бомбы не внушали такого содрогающего ужаса, хотя и они были несравненно страшнее всего виденного еще недавно на прошедшей войне»^{1657}. Курчатов остался на полигоне для анализа результатов испытаний и составления отчета. 20 августа «Правда» и «Известия» объявили, что Советский Союз «испытал один из видов водородной бомбы»^{1658}.