В конце доклада Курчатов отметил: «…У нас в Союзе работы по проблеме урана (конечно, пока еще в совершенно недостаточном объеме) проводятся по большинству направлений, по которым она развивается в Америке»^{482}. Только в двух областях это было не так: в работах по тяжеловодному реактору и по разделению изотопов методом электролиза. По мнению Курчатова, первая проблема заслуживала серьезного внимания, другая же не представлялась очень перспективной^{483}.

В декабре 1943 г. Клаус Фукс прибыл в Нью-Йорк как член английской группы специалистов по газовой диффузии. Он оставался в Нью-Йорке в течение девяти месяцев, разрабатывая теорию процесса газодиффузионного разделения изотопов. Он знал, что строится большой завод, но не знал, что строительство осуществляется в Ок-Ридже (штат Теннесси). Фукс находился теперь под контролем НКГБ, а не ГРУ. Он передал своему новому курьеру, Гарри Голду, общую информацию о перегородках, ключевом элементе в диффузионном процессе, и сообщил, что они делаются из спеченного никелевого порошка, хотя не мог дать сведений о каких-либо технических деталях. Он передал также все отчеты по газовой диффузии, подготовленные нью-йоркским управлением британской миссии^{484}. Как признался Фукс позже, во время своего пребывания в Нью-Йорке он «на самом деле еще ничего не знал ни о реакторном процессе, ни о роли плутония»^{485}. Тем не менее благодаря полученной информации Курчатов и Кикоин узнали, что в Соединенных Штатах для получения урана-235 в больших масштабах выбран метод газовой диффузии. Они также получили общее представление о проекте завода и о трудностях, с которыми было сопряжено его строительство. Эта информация явно повлияла на решение Кикоина сконцентрировать усилия на работах по газовой диффузии (а не по центрифугированию) как предпочтительном методе разделения изотопов в больших масштабах. Возможно, это было не лучшим решением, так как позднее оказалось, что центрифугирование является более эффективным методом.

К началу 1945 г. советская разведка имела общее представление о «проекте Манхэттен». В феврале 1945 г. В. Меркулов, народный комиссар госбезопасности, писал Берии, что, как показали исследования ведущих американских и английских ученых, атомная бомба реальна, и для того, чтобы ее изготовить, нужно решить две главные задачи: получить необходимое количество делящегося материала — урана-235 или плутония — и сконструировать саму бомбу.

Завод по разделению изотопов был построен в Теннесси, а плутоний производился в Хэнфорде (штат Вашингтон). Сама бомба разрабатывалась и собиралась в Лос-Аламосе, где работали около 2000 человек. Было разработано два метода взрыва бомбы: пушечная схема и имплозия. Первого испытания бомбы можно было ожидать через два или три месяца. Меркулов также передал весьма общую информацию об урановых месторождениях в Бельгийском Конго, Канаде, Чехословакии, Австралии и на Мадагаскаре^{486}.

Советская разведка получила информацию и об англо-канадском проекте военного времени, наиболее важными элементами которого были проектирование и постройка тяжеловодного реактора. Источником информации был Алан Нанн Мэй, английский физик, который в 1942 г. вошел в состав ядерной группы Кавендишской лаборатории и позднее был послан работать в Монреальскую лабораторию. Весной 1945 г. Мэй передал в советское посольство в Оттаве письменное сообщение обо всем, что он знал об атомных исследованиях. Позднее он говорил, что сделал это, «чтобы работы по атомной энергии велись не только в США»^{487}.[142] В первую неделю августа 1945 г. он передал микроскопическое количество урана-235 (слабо обогащенный образец) и урана-233^{488}.[143] Образцы урана-235 и урана-233 сразу же были отправлены в Москву^{489}. В марте 1945 г. в одном из своих докладов Курчатов написал Первухину, что было бы чрезвычайно важно получить несколько десятков граммов высокообогащенного урана^{490}. Того, что передал Мэй, было явно недостаточно.

В 1943 г. Курчатов начал собирать группу физиков и инженеров для работы непосредственно над конструкцией бомбы. Возглавить эту группу он предложил Харитону. Тот вначале отказался, так как хотел продолжать работу по минному и противотанковому оружию, которое использовалось бы в войне против Германии. Но Курчатов, как вспоминает Харитон, настаивал и сказал ему: «нельзя упускать время, победа будет за нами, а мы должны заботиться и о будущей безопасности страны»^{491}. Впрочем, Харитона привлекло и то, что «это было совсем новое, а значит, и очень интересное дело», и он согласился присоединиться к проекту, продолжая в то же время работать для Наркомата боеприпасов^{492}. Выбор Курчатова многих удивил, поскольку Харитон, с его мягкими и интеллигентными манерами, не соответствовал представлению о сталинском начальнике. Выбор Курчатова продемонстрировал присущее ему мастерство в подборе кадров, так как Харитон доказал, что является прекрасным научным руководителем программы создания оружия^{493}. Харитону было тогда 39 лет, он был на год моложе Курчатова. Они были знакомы друг с другом с 1925 г. и теперь стали еще более близки, работая без трений и соперничества.

Группа по созданию бомбы сделала все что могла для изучения условий, при которых происходит взрывная цепная реакция в уране-235 и в элементе 94, но она испытывала серьезные затруднения из-за недостаточного знания основных данных. Харитон и его коллеги не знали сечений деления быстрыми нейтронами урана-235 и элемента 94. Были проведены эксперименты по изучению пушечного метода подрыва бомбы. Под руководством Харитона Владимир Меркин провел эксперимент с двумя ружьями, стреляющими друг в друга, и разработал методику высокоскоростного фотографирования столкновения двух пуль. Позднее в небольшом сарае, построенном вблизи лаборатории, подобные эксперименты были проведены с 76-миллиметровыми орудиями. За помощью в проведении этой работы Курчатов обратился к Борису Ванникову, наркому боеприпасов, который поручил решение проблемы специальному институту, занимавшемуся вооружениями^{494}.

В первые месяцы 1945 г. после получения информации из Соединенных Штатов группа по созданию бомбы изменила направление своей работы. В августе 1944 г. Клаус Фукс в составе английской группы был послан в Лос-Аламос, где стал работать над проблемой имплозии^{495}. К лету 1944 г. в Лос-Аламосе стало ясно, что пушечный метод получения сверхкритической массы активного материала не сработает в случае плутония. Было обнаружено, что один из изотопов плутония — плутоний-240, имеет очень большую скорость спонтанного деления. Если использовать пушечный метод, спонтанное деление может вызвать преждевременную детонацию. Взрыв произойдет до полного сжатия активного вещества, и его эффект сведется к нулю. Субкритические массы должны быть соединены намного быстрее, чем это возможно при пушечной схеме. Это может быть сделано посредством имплозии: высокоэффективная взрывчатка обычного типа размещается вокруг делящегося материала, и взрывная волна при этом направляется внутрь, сжимая материал, пока он не достигнет критичности и сдетонирует^{496}.