В институте Курчатов продолжает заниматься физикой диэлектриков. Первый его печатный труд касался прохождения электронов сквозь металлические пленки. Многие работы этого периода были выполнены молодым ученым совместно с Кириллом Дмитриевичем Синельниковым. В 1927 году Курчатов женился на его сестре Марине Дмитриевне, ставшей на всю жизнь его искренним другом и спутником. Вскоре благодаря своему большому таланту экспериментатора Игорь Васильевич становится одним из ведущих сотрудников в институте. В 1930 году ему уже поручают заведование крупной лабораторией.

В 1929 году Курчатов вместе с П. П. Кобеко изучает явление высокой диэлектрической проницаемости сегнетовой соли. Результатом этих исследований явилось открытие чрезвычайно интересного физического явления – сегнето-электричества. Молодой ученый создал строгую теорию этого явления. Он часто приезжает в Харьков, где советуется с работавшим там Львом Давидовичем Ландау и другими теоретиками. Очень скоро стало ясно, что явление сегнетоэлектричества может иметь серьезное техническое применение, и тогда по инициативе Игоря Васильевича большая группа ученых и инженеров занялась решением практических задач. За работы по физике диэлектриков Курчатову в 1934 году без защиты диссертации присвоили степень доктора физико-математических наук.

Наряду с исследовательской работой с большим увлечением он занимается и преподаванием: читает лекции по физике диэлектриков на инженерно-физическом факультете Ленинградского политехнического института. Педагогическая работа увлекала его. Нередко на лекциях он рассказывает молодежи о новых исследованиях и заражает слушателей своим энтузиазмом.

Занимается Курчатов и физикой полупроводников, но начиная с 1932 года его все более увлекает физика атомного ядра. В то время в Ленинграде существовала лишь маленькая лаборатория Дмитрия Владимировича Скобельцына, изучавшего космические лучи, да несколько человек под руководством Льва Владимировича Мысовского изучали явление радиоактивности в Радиевом институте. Курчатов стал фактическим руководителем исследований в этой области. В работе нельзя обойтись без источников быстрых частиц, вызывающих ядерные реакции, и первое, что было сделано Игорем Васильевичем, это сооружение высоковольтной установки и ускорительной трубки для получения пучка протонов с энергией. Позже подобная установка создается при его участии и в Харьковском физико-техническом институте. С этого времени атомная физика стала делом всей жизни ученого.

Курчатов отличался необычайной целеустремленностью и работоспособностью. Он находился в лаборатории до поздней ночи, во все вникал, сам монтировал приборы, делал измерения.

Вскоре на берегах Невы при участии и под руководством Курчатова был пущен циклотрон. Нелегко далось сооружение первого, самого крупного ускорителя в Европе. Дни и ночи проводила группа Игоря Васильевича у циклотрона. Нужно было найти наиболее эффективный режим работы машины.

В результате этот циклотрон давал столько частиц, сколько можно было получить с 2– 3 кг радия. Сейчас эти цифры кажутся мизерными, а тогда это означало огромную победу.

Одновременно с сооружением необходимых для работы установок Курчатов с 1934 года, особенно после открытия Ферми искусственной радиоактивности, вызываемой нейтронами, ведет напряженные экспериментальные исследования атомного ядра. В распоряжении ученого имелось очень незначительное количество нейтронов, поток их был невелик, и экспериментатору приходилось очень трудно. Академик И. К. Кикоин вспоминает, что часто можно было видеть, как по «длинному коридору института со скоростью участника в стометровом забеге мчался человек с каким-то крохотным предметом в руке. Это был И. В. Кручатов, решившийся доставить только что облученную нейтронным источником мишень в лабораторию для исследования очередного короткоживущего ядра».

Игорь Васильевич Курчатов (1903-1960)