Однако не все так просто. Глубоко проникающее ионизирующее излучение, испускаемое урановыми соединениями и названное впоследствии Марией Кюри радиацией и радиоактивностью, французский химик Антуан Анри Беккерель открыл еще в 1896 году, а радий и полоний были обнаружены в 1902 году. Удивительно быстро, уже в следующем, 1903 году, Беккерелю и супругам Кюри была вручена Нобелевская премия. В том же году Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди создали теорию радиоактивного распада, послужившую началом развития современного учения об атоме и атомной энергии. В том же 1903 году в своей нобелевской речи Пьер Кюри указал на потенциальную опасность радиоактивных веществ, если они попадут не в те руки, и сказал, что "принадлежит к числу тех, кто вместе с Нобелем считает, что новые открытия принесут человечеству более бед, чем добра". Далее в исследованиях возникает довольно продолжительная пауза, которая прерывается только в конце 30-х-начале 40-х годов. Складывается впечатление, что специалисты лихорадочно наверстывают упущенное, продолжая работы, которые по какой-то загадочной причине замерли в самом начале XX века.
Инициатива в этой области принадлежала теперь Германии, которая к тому времени именуется Третьим рейхом.
В России одним из первых специалистов, в полной мере осознавших силу, скрытую в атомном ядре, стал геолог Владимир Иванович Вернадский. Начиная с 1908 года профессор Московского университета постоянно проводил огромную работу по организации экспедиций и созданию лабораторной базы по поискам и изучению радиоактивных минералов.
В 1910 году Вернадский выступил в Императорской Санкт-Петербургской Академии наук с обоснованием необходимости изучения радиоактивных веществ. В том же году при Российской академии наук начинает функционировать постоянная Радиевая комиссия. В 1912 году создается постоянно действующая Радиевая экспедиция. В течение 1911-1915 гг. Вернадский занимается практическим изучением запасов урана в земной коре и не перестает доказывать важность этой проблемы, указывая, что "при распадении атома радиоактивного элемента выделяются огромные количества атомной энергии".
Подойдя вплотную к идее цепной реакции и ядерного синтеза, Вернадский не смог получить серьезной государственной поддержки. Тогда он вышел на представителей династии Рябушинских - миллионеров и ведущих меценатов прикладной российской науки. Рябушинские находились в тесном контакте с Императорской Академией наук, а главное, умели выделять наиболее перспективные направления научного поиска. Личный кабинет Павла Павловича Рябушинского в Москве, на Пречистенском бульваре, был местом проведения научных собраний. В 1913 году здесь прозвучал доклад Вернадского "О радии и его возможных месторождениях в России", в котором говорилось, что радиоактивные элементы содержат в себе огромную энергию, которую в обозримом будущем можно будет извлечь. Была предложена программа работ на ближайшие годы. Вернадский обосновал первый этап работ и составил калькуляцию с точной суммой затрат - 770 000 рублей. Сугубый прагматик Рябушинский поверил в перспективы, развернутые Вернадским, и выделил 756 тысяч рублей. Недостающие 14 тысяч рублей были получены от Императорской Академии наук.
Атомная программа Российской империи начала воплощаться под руководством Вернадского и его заместителя - молодого физика-ядерщика М.И. Соболева, незадолго до этого прошедшего стажировку в Париже в лаборатории Кюри. Первые экспедиции (Сибирь, Памир) по поиску урана проходили открыто. Последующие (район Печеры) были организованы с участием Военного министерства и засекречены. Уран нашли, и Вернадский занялся радиохимией - наукой, занимающейся получением необходимой для цепной реакции степени чистоты элементов и изотопов.
Трудно сказать, насколько отчетливо Генеральный штаб и военный министр Владимир Александрович Сухомлинов понимали перспективы создания атомной бомбы. Тем не менее, не стоит забывать, что именно Сухомлинов был активным сторонником развития и использования новых видов техники. В своих воспоминаниях известный российский авиаконструктор Игорь Сикорский отмечал, что Генеральный штаб настоятельно требовал от него создания аэроплана огромных размеров для "несения новой особо тяжелой и мощной бомбы". Это обстоятельство может свидетельствовать, что к тому времени работы Вернадского грозили перейти в сугубо практическую плоскость. В 1913 году в эксплуатацию был введен самолет "Илья Муромец", известный своей беспрецедентной по тем временам грузоподъемностью.