Через три года университет был окончен, и Б. В. Курчатов получил диплом с записью: «В декабре месяце 6 числа 1927 года гражданин Курчатов Борис Васильевич подвергался испытанию в Государственной квалификационной комиссии и защитил квалификационную работу на тему: „Осаждение ионов хлора в присутствии коллоидного гидрата окиси железа“». Профессор Герасимов убеждал его остаться на кафедре и рекомендовал в аспирантуру. Но стремление быть вместе с братом, работать у академика Иоффе, склонность к экспериментальной, исследовательской деятельности привели его в ленинградский Физтех. Дальнейшая его творческая судьба складывалась тоже в ЛФТИ, а профессиональная деятельность тесно переплелась с решением физических и ядерно-физических задач и всех научных проблем, которыми занимался его брат.

В Ленинград Борис Васильевич прибыл в 1928 году. Отличный диплом явился лучшей рекомендацией для поступления в «детский сад папы Иоффе». Курчатов-младший был хорошо принят, быстро вошел в талантливый коллектив Физтеха. С начала прихода его в ЛФТИ началось творческое сотрудничество братьев Курчатовых, продолжавшееся всю жизнь и еще больше роднившее их. Современники вспоминают, что внешне они были совсем не похожи. «То, что было в характере, в поведении, во внешности старшего написано размашистыми мазками, у младшего было тщательно прорисовано вплоть до смешных морщинок на переносице под вздернутыми на лоб старомодными очками… В голосе можно было уловить что-то общее, хотя у Бориса Васильевича был тенор, а у Игоря Васильевича высокий баритон. Но внутренне братья были похожими, и главное сходство заключалось, конечно, в том, что оба самоотверженно относились к науке, оставаясь ей верными до последнего удара сердца»[544].

Доктор физико-математических наук Ю. В. Сивинцев, имевший возможность лично наблюдать братьев Курчатовых, рассказывал о каждом из них: «Старший, Игорь Васильевич (И. В.) — более порывистый, энергичный, стремительный; младший, Борис Васильевич (Б. В.) — как влитой, соответствует облику „настоящего“ профессора. Он движется по лестнице и коридору степенно и неторопливо, уютно усаживается в глубокое вольтеровское кресло и по-отечески выслушивает сотрудника. И. В. жестко управляет собеседником, не позволяя ему терять время на излишние подробности, Б. В. любит детали. И. В. чаще внутренне напряжен, от Б. В., как правило, не исходит ощущение натянутой струны. И. В. внешне холоден, Б. В. — улыбчив… будучи одним из классиков современной радиохимии, не пытался выставлять свою кандидатуру при очередных выборах в Академию наук. То, что он не имел академического звания, мне кажется, не очень-то и огорчало Б. В. Для нас, несмотря на отсутствие такового, он был одним из энциклопедистов, составлявших элиту Курчатовского института, к тому же, как правило, относительно легко доступным в своем кабинете. Трудно представить, чего мог не знать Б. В.! Мне, с его помощью, удалось познакомиться с такими малодоступными в те годы изданиями, как: томами Манхэттенского проекта, статьями Либби и Сиборга, брошюрой Хоггертона, книгой „Миссия Алсос“[545] и даже энциклопедиями Брокгауза и Ефрона и „Гранат“ (тогда в ходу было первое издание БСЭ). В наши дни торжествующего меркантилизма столь доброжелательные, бескорыстные и многогранные люди не просто редки — они вымерли, как динозавры. И так горько, что не существует машины времени и мне никогда больше не встретиться с таким интересным человеком и теплым собеседником, как Борис Васильевич Курчатов»[546].

До начала Великой Отечественной войны Б. В. Курчатов занимался проблемами физики твердого тела и физики атомного ядра. Список научных трудов этого периода говорит о том, что он интересовался и другими химическими вопросами. В его личных документах встречается неоднократная запись: «Занимался разработкой методов химии (или радиохимии) для решения тех или иных физических проблем». Так, в процессе изучения сегнетоэлектриков он выращивал многочисленные, все более увеличивающиеся по размеру (и, конечно, качеству) кристаллы сегнетовой соли. «Но самые хорошие кристаллы сегнетовой соли выращивал А. В. Шубников», — вспоминал Борис Васильевич, весьма скромно оценивая свою работу. В то же время сотрудники ЛФТИ постоянно обращались за помощью именно к нему, как профессионалу-химику. Так, профессор А. П. Александров, возглавлявший лабораторию полимеров, вспоминал: «Если надо было какую-нибудь консультацию по химии, надо было бежать, как мы называли, к Боруху. Это был брат Игоря Васильевича — Борис Васильевич». Как засвидетельствовала супруга Бориса Васильевича Людмила Никифоровна, Игорь Васильевич часто называл брата «премудрый Борух».

Первые научные публикации Б. В. Курчатова по физике диэлектриков и полупроводников (совместно с братом) появились в 1929–1930 годах. Эти работы были посвящены исследованиям диэлектрической поляризации изоморфных смесей сегнетовой соли и в то время относились к одному из труднейших разделов физики твердого тела. Для этих кристаллов молодые ученые обнаружили «далеко идущий параллелизм с ферромагнетиками». А. П. Александров писал, что И. В. Курчатов, Б. В. Курчатов и П. П. Кобеко открыли новый класс веществ, обладающих свойствами, подобными ферромагнетикам; Игорь Васильевич назвал их сегнетоэлектриками. Эти вещества породили большое направление в физике твердого тела.

Одновременно Борис Васильевич исследовал в эти годы полупроводники в поисках новых выпрямителей. Удача сопутствовала ему: удалось создать новый тип выпрямителя — сульфидный выпрямитель. Рассказывая об основных проблемах Физико-технического института в газете «Известия», академик А. Ф. Иоффе в 1940 году отметил успешный результат деятельности молодого ученого: «Б. В. Курчатов использует наши теоретические представления для разработки новых, более совершенных типов выпрямителей. Один из них — выпрямитель из сернистой меди. Заключенный в алюминиевый цилиндрик диаметром в 2 см, он выпрямляет токи до 150 ампер при напряжении 12 вольт. По сравнению с меднозакисными выпрямителями плотность тока здесь превышена в 200 раз… Аналогичные выпрямители появились недавно в США, но они значительно хуже выпрямителей Курчатова». Выдвинутый за эту работу на соискание Сталинской премии автор, к сожалению, не получил ее, но его имя в научном мире было замечено. Тогда же Б. В. Курчатов открыл и изучил основные типы температурных зависимостей электропроводности полупроводников от концентрации в них примесей. Его работы по электропроводности закиси меди в зависимости от стехиометрического состава вошли во все монографии тех лет.

Когда в начале 1930-х годов началось активное развитие научных исследований в ядерной физике, Б. В. Курчатов, не оставляя своих прежних работ, подключился к исследованиям по изучению ядерных реакций под действием нейтронов, ведущихся в физическом отделе брата. Он заинтересовался химией ядерных превращений радиоактивных элементов и начал разрабатывать методы их выделения. В 1933 году Игорь Васильевич привлек его к изучению процесса «обстрела» алюминия и фосфора нейтронами. Для изучения процесса (эффект Ферми, разветвленные реакции) Борис Васильевич использовал радиохимический метод выделения короткоживущих магния и натрия из облученного алюминия. Результаты авторы опубликовали в статьях в сборнике «Доклады Академии наук» (ДАН) в 1934 году. Работы вскоре увенчались открытием. Л. А. Арцимович, будущий академик (тогда профессор, заведующий лабораторией), писал в журнале «Природа» в 1934 году: «Б. В. Курчатову и И. В. Курчатову удалось чисто химическим путем выделить радиоактивный натрий… Метод химического выделения радиоактивных продуктов имеет громадное значение для изучения ядерных реакций, так как он позволяет прямо обнаружить химическую природу получающегося при реакции неустойчивого элемента. Этот метод позволяет обнаружить и выделить радиоактивные осадки при целом ряде ядерных превращений».