Его ученики Георгий Флёров и Лев Русинов экспериментально установили, что при делении ядро атома урана излучает от двух до четырех нейтронов, что увеличивало шансы возникновения цепной реакции. В рамках другого эксперимента молодой Флёров, работая совместно с Константином Петржаком, настолько улучшил конструкцию ионизационной камеры, что они с ее помощью могли наблюдать процесс произвольного деления урана, то есть деления ядер урана при отсутствии нейтронного облучения. Проявив удивительную изобретательность, Курчатов еще раз поставил этот эксперимент в московском метро, для того чтобы исключить влияние, если таковое было, космических лучей. Получив необходимое разрешение городских властей, доставив громоздкое оборудование по городским улицам и преодолев сопротивление машинистов поездов метро, физики с неортодоксальным мышлением достигли своей цели: эксперимент под землей давал такие же результаты, что и на ее поверхности. Космические лучи не играли при этом никакой роли.
В июне 1940 года ободренные исследователи, поддержанные Курчатовым, который великодушно отказался засекречивать результаты их работы, направили телеграмму в американский журнал «Физикэл ревью» — одно из ведущих изданий по этой научной специализации — и обратились в Академию наук СССР с предложением срочно выделить средства на изучение проблемы деления атомов урана. Это предложение первоначально выдвинул Иоффе, но, прозвучавшее из уст молодых ученых, оно не встретило у их опытных коллег особого энтузиазма.
Вызванные в столицу для доклада Курчатов и его коллеги ощутили определенное сопротивление, но им тем не менее удалось реализовать свое предложение о создании Комиссии по урану в рамках Академии наук. Директор Института радия в Ленинграде Виталий Хлопин возглавил эту комиссию. В ее состав вошли люди с самыми известными в советской науке именами: Абрам Иоффе, Владимир Вернадский, Александр Ферсман, Сергей Вавилов и Петр Капица. Все эти люди родились в прошлом веке, и каждый был лидером в своей области науки: они изучали законы природы, основывали свои научные школы и достигли желанного звания академика. Курчатов, которому только что исполнилось тридцать шесть лет, и Юлий Харитон, тридцати четырех лет, руководившие лабораторией под эгидой Иоффе, принадлежали к новому, набирающему силу поколению физиков. Еще не академики, но уже доктора наук, они были включены в состав комиссии в качестве младших членов. Флёров, Петржак и Русинов, не достигшие тридцати лет, имели звания еще ниже.
Комиссия по урану занялась созданием советской ядерной физики, обращая особое внимание на производство материалов и подготовку технологической инфраструктуры. Были созданы планы разведки и эксплуатации урановых месторождений, производства тяжелой воды и разработки методов обогащения урана, получены ассигнования и построено оборудование. Однако конкретные результаты появлялись довольно медленно, поскольку Курчатов и его молодые коллеги хотели хорошо подготовиться к исследованиям.
Для Курчатова важнее было построить экспериментальный реактор на уране-238, а не на уране-235. Работа с ураном-235 могла бы дать более быстрые результаты, но это следовало делать только после установления необходимых общих закономерностей и пропорций, что должно было занять много времени. В августе 1940 года Курчатов вместе с Харитоном направляют в президиум Академии наук меморандум, обрисовав в нем долгосрочные перспективы освоения атомной энергии и запросив на эту работу соответствующие государственные ассигнования. Ответ выяснился через двадцать три месяца лишь в ходе созванной в Москве научной конференции. Хлопин и Иоффе отвергли взгляды Курчатова, которые, по их мнению, являлись не чем иным, как проектом отдаленного будущего, «прекрасной мечтой». Не унывая и не падая духом, уверенные в себе молодые ученые обращаются к Николаю Семенову, начальнику Харитона, который соглашается войти с этим вопросом в правительство. В своем письме «наверх» Семенов вновь приводит аргументы Курчатова, делая при этом упор на военные аспекты, тем более что речь идет о бомбе более разрушительной силы, чем любое другое известное в истории оружие. Но правительство, не видя в этом особой срочности, не предпринимает никаких шагов. Нападение нацистов на Советский Союз произошло раньше, чем ленинградские физики получили какой-то ответ на свои предложения.
В день начала войны Курчатов принимает решение оставить ядерную физику и применить свои способности в сфере конкретных военных разработок. Он советует своим молодым коллегам поступить так же и принести своей стране пользу более непосредственным образом. Флёров присоединяется к его решению. Он вступает в корпус добровольцев и в течение четырех месяцев учится на инженерных курсах Военно-воздушных сил, после чего участвует в создании автоматической системы выхода самолетов из штопора. Другие его соратники нашли военное применение своим знаниям в электронике, радиосвязи и различных областях противовоздушной обороны. Остальные занялись эвакуацией своих лабораторий в отдаленные районы страны и перестройкой их для работы по военным проектам. Эксперименты были приостановлены, планы заморожены, оборудование сдано на склады. Советская ядерная физика погрузилась в спячку.
Большинство физиков приспособилось к сложившейся ситуации. Один Флёров не смог этого сделать. Худой, истощенный, преждевременно облысевший, он напоминал птицу своим застывшим взглядом, длинным носом и выступающим подбородком. Его друзья знали о его бессоннице и опасности, которую она представляет для его здоровья. Продрогший от холода в промерзшей библиотеке в Йошкар-Оле, в восьми сотнях километров к востоку от Москвы, он не прекращал попыток проникнуть в загадку ядерной энергии, просчитывая и заново перепроверяя свои расчеты цепной реакции. Мысль о том, что немцы, будучи в авангарде ядерных исследований, при наличии мощного промышленного потенциала наверняка смогут добиться успеха в создании атомной бомбы, приводила его в отчаяние. Неужели наиболее приоритетной является сейчас работа по самым насущным задачам? Окажут ли советские физики больше помощи своей стране, если станут использовать свои знания в уже достаточно известных областях техники, или лучше, чтобы они совместно разрабатывали новые, революционные научные проблемы? То, что они делали, несомненно, было полезным, но это могли бы делать и многие другие, в то время как то, что физики-ядерщики уже сделали, могло быть продолжено только ими же. Флёровым все больше и больше овладевала мысль о том, что его уход из лаборатории в войска был большой ошибкой.
