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.