В 1933 году в возрасте двадцати лет Понтекорво защитил диплом и стал ассистентом профессора Орто Марио Корбино. В это время он принимал участие в экспериментальных исследованиях Ферми и его группы, в частности в открытии медленных нейтронов. Эти исследования открыли дорогу известным практическим применениям нейтронов (ядерной энергии, изотопам в медицине и, разумеется, в военных целях).
Как вспоминает Понтекорво, «последствия этих исследований для некоторых членов группы Ферми оказались следующие: они принесли Нобелевскую премию Ферми, определенная слава досталась даже младшему участнику группы, все получили патент на изобретение, который спустя много лет был продан правительству Соединенных Штатов Америки за внушительную сумму, давно уже выплаченную изобретателям (всем, кроме меня), мне была присуждена премия министерства национального образования, благодаря которой я поехал в 1936 г. в Париж работать с Ф. Жолио-Кюри»
[69].
В Институте радия, а потом в Коллеж де Франс Понтекорво заинтересовался ядерной изомерией, над которой работал практически в одиночку (но пользуясь ценными советами своего второго учителя Ф. Жолио-Кюри), движимый некоторыми своими теоретическими идеями. Он предсказал существование стабильных (относительно бета-радиоактивности) ядерных изомеров и экспериментально нашел в 1938 году первый пример: кадмий, возбужденный быстрыми нейтронами. Он также предсказал, что переходы между изомерами должны, в общем, иметь очень большие коэффициенты внутренней конверсии, и независимо, но несколько раньше Г. Сиборга и Э. Сегре, занялся поиском и в 1938 году нашел на примере родия радиоактивные ядра нового типа. Наконец, совместно с А. Лазардом ему в 1938 году удалось получить бета-стабильные изомеры путем облучения стабильных ядер непрерывным спектром рентгеновского излучения высокой энергии.
Ф. Жолио-Кюри очень понравился эффект, открытый Понтекорво, и он назвал его «ядерной фосфоресценцией». Понтекорво послал свою работу, посвященную «фосфоресценции», Ферми, которому не было свойственно выражать излишнюю похвалу. Но в данном случае он прислал Понтекорво поздравление с «отличным результатом исследования». Это доставило Понтекорво откровенную радость, поскольку он был убежден, что Ферми, который в Риме называл его «большим чемпионом», прислушивался к нему только как к эксперту по теннису. Вскоре за исследование изомерии Понтекорво получил премию Кюри — Карнеги.
В 1938 году Понтекорво женился на шведке Марианне Нордблом, невысокой светловолосой девушке. Через год у них родился первенец, которого они назвали Джиль. Позднее в США у Понтекорво родились еще двое сыновей — Тито и Антонио.
10 мая 1940 года немецкие войска начали стремительное наступление на Западном фронте. В результате армии союзников были разгромлены, и 14 июня передовые части вермахта вступили в Париж. Понтекорво оставался в столице Франции до самого последнего момента. На велосипеде ему удалось пробраться на юг страны, где он встретился с женой, проделавшей этот путь по железной дороге. Из Франции Понтекорво с семьей перебрался в Испанию, а затем в Португалию. В Лиссабоне они сели на пароход, отплывавший в Америку, и 20 августа 1940 года сошли на берег в Нью-Йорке.
Оказавшись в США, Понтекорво устроился на работу руководителем научного отдела в одну частную геологическую фирму, находившуюся в городе Талсе (Оклахома). Там в течение двух лет он занимался реализацией геофизического метода зондирования нефтяных скважин, так называемого метода нейтронного каротажа, который до сих пор применяется в нефтяной промышленности. Однако денег Понтекорво заработал мало, и поэтому, когда в конце 1942 года ему предложили принять участие в «Манхэттенском проекте», он ответил согласием.
В начале 1943 года Понтекорво приехал в Канаду, где начал работать в Монреальской лаборатории в рамках англо-канадского уранового проекта. Несколько позднее он был назначен научным руководителем физического проекта создания ядерного реактора типа NRX в лаборатории в Чок-Ривере.
Теперь надо немного отвлечься и сказать о политических взглядах Понтекорво. Впрочем, лучше предоставить слово ему самому.
«Я придерживался левых политических убеждений, — писал Понтекорво в своей автобиографии. — С самого начала это было прежде всего связано с моей ненавистью к фашизму и, как я теперь думаю, с чувством справедливости, привитым мне моим отцом. С середины 30-х годов вплоть до 70-х мои представления определялись категорией нелогичной, которую я сейчас называю «религией», каким-то видом «фанатичной веры» (которая уже отсутствует), гораздо более глубокой, чем культ какой-либо одной личности.
Тогда, как и сегодня, я считал ужасно несправедливым и аморальным крайне враждебное отношение, которое Запад развертывал в конце войны к Советскому Союзу, который за счет неслыханных жертв внес решающий вклад в победу над нацизмом»
[70].
Поэтому не стоит удивляться, что с первых дней своего участия в атомном проекте Понтекорво, посоветовавшись с женой, принял решение информировать Советский Союз о работах по созданию атомной бомбы. Но сам он не мог вступить в контакт с советскими представителями и попросил сделать это свою старую знакомую, члена Компартии Италии. Она известна под именем Джемми и проживала в то время в Нью-Йорке. Понтекорво передал ей письмо, в котором подробно сообщал обо всем, что было ему известно о «Манхэттенском проекте».
Весной 1943 года Джемми пришла в советское консульство в Нью-Йорке и оставила дежурному запечатанный конверт с надписью: «Его превосходительству Генеральному консулу СССР. Лично». Ознакомившись с содержанием письма, консул Евгений Киселев немедленно передал его резиденту внешней разведки Василию Зарубину. Зарубин и его заместитель по научно-технической разведке Леонид Квасников сразу же оценили всю важность полученной информации. В Москве также не сомневались в точности сведений, полученных от неизвестного доброжелателя, которого окрестили Икс, и поставили перед Зарубиным следующую задачу: «. не упустить появившуюся возможность приобретения источника информации для более полного освещения проблем создания атомного оружия и разработать детальный план операции по установлению оперативного контакта с ним»
[71].
Однако сотрудникам нью-йоркской резидентуры не был известен не только автор письма, но и человек, который принес его в консульство. Поэтому было принято решение не пропускать никого в консульство без заполнения специальной карточки посетителя, в которой должны быть указаны имя, фамилия, адрес и цель посещения. При этом Зарубин и Квасников были уверены, что доброжелатель обязательно должен посетить консульство еще раз.
Зарубин и Квасников оказались правы. Ровно через месяц Джемми, проходившая в оперативных документах как Игрек, снова пришла в консульство и потребовала встречи с Киселевым. Однако карточку посетителя она заполнять отказалась, заявив, что у нее официальное поручение к генеральному консулу. И только когда к разговору подключилась сотрудница резидентуры Ольга Шимель, сказавшая, что консул без выяснения цели визита никого не принимает, Джемми заполнила карточку, оставила очередной конверт и сразу же ушла.
