Under andre verdenskrig var han fysiker for staten og utviklet teorien om atomkjernen og elementærpartiklene, i forbindelse med utviklingen av hydrogenbomben. Mellom 1949 og 1953 bodde han i Sarov som lederen av et team som skulle utvikle en hydrogenbombe, men han sluttet arbeidet sitt der kort tid etter den første hydrogenbomben ble detonert. Deretter dro han tilbake til Lebedevs fysisk institutt i Moskva.