彭桓武以他学术带头人的领导魄力召集各种讨论会，群策群力，让不同的观点、相悖的认识汇集在这条集体智慧的河流中。经过他独特卓绝的洞察力的凝聚和升华，最后形成三个方案。彭桓武根据各人不同的研究风格，安排理论部的三位副主任分别带队，展开多路探索。
多路探索，是中国氢弹突破的途径，也是彭桓武作为中国核武器理论研究学术领导人的一种领导艺术。当年在清华校园，他曾对他的研究生说过：“做研究时要把眼光放开，看到每一条可能走的路，不要局限在一点；而每一条路又要把它走到底。这样得到的结果，不管是正面的还是反面的，才有可靠性。”
在都柏林工作时，彭桓武曾向薛定谔请教科研方法，薛定谔的微言大义只有四个字：分而治之。
如今，彭桓武实施的正是这一战略方针，他请于敏把氢弹反应过程科学地分解为若干问题后，让理论部的研究人员分兵作战，各自攻克自已面对的堡垒，以期全线的突破。
与此同时，原子能研究所副所长何泽慧率领30余名科技人员，在丁大钊曾进行过的关于轻核反应的科研工作基础上，经过半年左右的实验研究，对热核材料的核反应截面进行了测量，获得了可靠的实验数据。
1965年9月，于敏小组赶赴上海计算所，利用那里的计算机抓紧计算一批模型。“十一”放假，于敏领导全组人员通宵达且，加班加点。终于，他们发现了热核材料自持燃烧的关键，解决了氢弹原理方案这一重要课题。邓稼先亲自去上海将这消息带回到理论部。顿时，理论部群情振奋。彭桓武马上组织讨论，夜以继日地穷追猛究。一番苦干之后，一道道难关被攻克，一个个秘密被揭开，新的理论方案诞生啦！
这时，时间的步伐已走入1966年冬季。彭桓武、邓稼先、周光召、于敏等人来到青海湖畔的基地，和从事技术研究的同志一道论证并制定计划。
海拔3000多米的高原，氧气只有平原地区的三分之二。彭桓武又一次踏上这片土地，便又处于“不吃不饿，不睡不困”的状态。他全身心投入在神圣而又紧张的工作中，忘记了高山反应，忘记了多病的身体，带领这支队伍奋勇攀登。
新方案，是这个集体无数个日日夜夜心血凝结而成的，是大家智慧的结晶。早日突破，是多少人的向往和理想，他们把希望寄托在这个集体身上。对毛泽东主席“氢弹要快”的指示的落实，氢弹爆炸赶在法国人前面的雄心壮志的实现，都取决于这一方案的成败了。
彭桓武以敏锐的判断力，对新方案充满了信心。他这个学术权威人的态度，为领导下最后决心加上了一个重要砝码。在一次讨论会上，严格的科学论证之后，彭桓武豪情满怀，激动地引用了毛泽东的名句作为结束语：“为有牺牲多壮志，敢教日月换新天。”
然而，正当彭桓武和同志们在氢弹攻关中忘我拼搏的时候，一场历史的大劫难正在他们的身后悄悄地拉开了帷幕，很多各怀心思的人正跃跃欲试，准备扮演合适的角色。随着对《海瑞罢官》的批判，一场史无前例的狂风席卷了中华大地，席卷了小小的核武器研究院理论部……
一夜之间，理论部大楼灰色砖墙上和走廊里，糊满了密密麻麻五颜六色的大字报。彭桓武被戴上“资产阶级思想的典型”的帽子，周光召成了“推行刘少奇资产阶级路线的代表”。
邓稼先被抄家。
钱三强受到批判。
王涂昌受到冲击……
在狂热和无知中，某些人打着革命的旗帜横扫的却是最忠于祖国和人民的革命者。在这动乱的年代，张爱萍将军被关押5年之久，刘杰部长被拉上批斗台……
这些科学家在风雨正稠的岁月，抛弃一切个人恩怨，用忠诚、用血肉铸造祖国强盛的形象，用羸弱的脊梁支撑着中华腾飞的恋。
在危急的时刻，周恩来、聂荣辕紧急下令，派兵把守研究院宿舍大院，任何外人不得进入；从事机密工作的专家，名字不许上大字报。陈毅、徐向前、叶剑英等也及时发通知，下命令严禁抄家，严禁冲击科学家。
动乱的政局、疯狂的情绪、牛头不对马嘴的理论提醒着科学家和科学领导者们：如不抓紧试验、加速研制氢弹的工作，这项事业很可能半途而废，很可能被葬送在这场风暴之中。真到那时，留给他们的将是终生的遗憾和子孙的怨恨。
加速氢弹的研制工作成为每一位科学家的共同心声和自觉行动，也被列入了中央专委的议事日程。
工厂停产，工人参加“四大”运动，连试验所必需的核部件也无法生产。
经毛主席批准，以中共中央、国院的名义于1966年下半年多次发出通知，要求维护正常的科研、生产秩序。聂荣臻在8月召开的中央军委常委会上提出，试验基地不要搞大鸣、大放、大字报、大辩论，只搞正面教育。中央军委及时发出通知，制止在各试验基地进行的“四大”运动，从而使试验基地的形势暂时得到基本稳定。
罗布泊，多雪的冬天。
1966年11月下旬，冰封雪冻的西部戈壁又一次迎来了参加核试验的大军，理论、设计、试验、生产、装配，各路人马纷纷汇集到这里，准备进行氢弹原理试验。
罗布泊再一次沸腾起来，热火朝天的各项工作全面展开，科学家、领导者、工人、解放军官兵，汇成了罗布泊热火朝天的激动人心的奋斗画面……严寒退却了，政治风暴也暂时退却了。
仪器安装好了，并调试好；试验装置安全运到，顺利装配。
高大的铁塔耸入空中，塔顶安放着凝聚无数人心血和智慧的试验装置。
聂荣臻元帅又一次亲临罗布泊，坐镇指挥。就在两天前，聂荣臻离开北京时，红卫兵的大字报已铺天盖地而来，要“火烧聂荣臻”“万炮齐轰聂荣臻”，甚至有人说聂荣臻到基地是给自己脸上贴金。从烽火硝烟中走来的聂帅不屑于为自己辩白，他心里惦记的仍然是祖国的核事业，他要为之奋斗的仍然是尖端武器的研制和武验。
终于，在连续阴雪天气里等到了宝贵的晴好日子，虽然十分短暂，但指挥员们毅然下决心试验。
沉重的阴云渐渐被风吹散，罗布泊的上空又见一片蓝天。
一年前对新方案拍板定音的刘西尧，突然请各位专家为即将进行试验的把握打分。
彭桓武给了分数，邓稼先、于敏等人纷纷给了分数。几乎不约而同，他们都给了高分。
彭桓武对成功充满了信心。但在“零时”到来时，他悬着的一颗心几乎提到了嗓子眼，手心也出了汗。
1966年12月28日12时，在一片蓝天下，氢弹装置按时起爆。强烈的闪光撕裂天宇，蘑菇云翻滚着直冲九霄，雷鸣般的轰响震动天地。
大量的测量数据表明，氢弹原理试验取得了圆满成功！
戈壁滩欢腾了，在这白雪和阴霾覆盖的大地上，“工农兵”们又一次为“数理化”的成功而欢呼雀跃、拥抱握手，心底蕴藏的激情终于抑制不住喷涌而出，欢声笑语在这片荒原上久久回荡。
12月30日、31日，在马兰招待所，聂荣臻连续两天主持座谈会，讨论氢弹试验问题。到会的有二机部、七机部、九院、基地、廿一所等单位的领导和科研人员，张震寰、李觉、张文裕、钱学森、胡若瑕、王淦昌、彭桓武、朱光亚、程开甲、郭英会、陈能宽、方正知、于敏、周光召等先后发言，大家一致认为：这次氢弹原理试验非常成功，这条路走对了，在这个基础上加紧氢弹试验，我们一定能赶在法国人前面。
会议最后决定：利用这次试验的设计原理结构和已有的航弹壳，于1967年爆响一颗百万吨的航弹空投试验。
罗布泊，巨人的肩膀，一次又一次把一个民族送上强盛的巅峰。它在飞雪中迎候着1967年。
然而，才进1月，核试验的工作正紧张而有序地展开，东北一支红色造反团却旋风一般席卷而来。他们不顾警卫部队的拦阻，强行冲击核试验基地……
氢弹试验前的方方面面的工作遇到了前所未有的困难——很多科技人员参与了派性斗争，把大量研究设计工作丢下不干，整天去“斗争”、开会；工厂机器停了，烟囱不冒烟，氢弹所必需产品加工不出来；铁路中断，试验物资和氢弹运不到试验场区……
彭桓武、王淦昌、邓稼先等科学家们，用他们一颗爱国之心，去唤醒人们为赶在法国人之前爆炸氢弹的理想和热情，用他们厚重的历史责任感带领着这支队伍艰难地前进在风雨如磐的1967年。
在决定第一颗氢弹爆炸多少当量为宜这个问题时，中央采用了彭桓武的建议：300万吨。彭桓武的考虑有较大的保险系数，就算误差再大也有100万吨当量，就算氢弹。
1967年6月17日8时，罗布泊上空成功地爆炸了我国第一颗氢弹。
第一次地下核试验
灰楼，再也不是过去的灰楼了！
彭桓武望着冷寂空荡的灰楼，心中无比悲凉。
1961年和1962年，灰楼是怎样一种热火朝天的景象啊！专家们和青年人共同探讨、相互启发，一个接一个的报告会、讨论会，一个接一个的突发奇想、献计献策……在夏天的雨季里，很多人赶不上最后一趟晚班车，就干脆随便找个地方猫一夜，第二天又接着工作。可如今，人们天天喊的是“革命”却再也献不出“计”了。人们的心思不在这上面，人们的脑袋里装满了权力和阴谋，科学攻关这一核事业中的主题已被争权夺利、各种名目的批判大会和写不完的大批判稿所代替。
彭桓武从“文革”一开始就认为这场运动“毫无道理”因此，不管别人怎样动员、鼓说，他坚持自已的立场。不让研究核物理，他还有许多基础课题要研究。他拒绝参加任何一派，拒绝批判钱三强，始终保持他淳朴自然的天性。
1967年12月，周恩来总理指示：继续研究地下核试验。
突破氢弹之后，面对西方核大国的封锁、监视和禁止核试验的呼叫，中国核武器研究工作必须抢时间，在加紧武器化研制的同时，及时转入地下试验，以最快的速度完成第一次地下核试验，在减少地面污染的前提下，进一步进行核武器物理某些规律的分解理论研究，拿到更多、更准确、更有价值的测试结果，为实现武器化研究提供各种理想数据。
在周总理直接领导下，国防科委周密组织，力排干扰，终于决定在9月进行首次地下核试验。
地下核试验有平洞和竖井两种主要方式。平洞指利用地形，开掘一条特殊设计的长坑道，在坑道内放置核爆炸装置和各种探测器，按照特殊的方案回填堵塞之后，实施核爆炸。竖井将核装置和各种探测器一起吊置于大口径竖井底部，回填后实施核爆炸。各有核国家的地下核试验均是先以平洞方式取得经验，然后发展到以竖井方式为主。核试验从大气层转入地下，是核武器研究发展的必然要求。因此，早在1963年9月，二机部和国防科委就我国进行地下核试验问题做了初步的探讨，中央专委于12月做出决定，在抓紧第一颗原子弹研制的同时，把地下核试验列入科研设计项目。经过地质专家和有关人员的勘察、比较、论证，最后决定在罗布泊核试验场内的南山进行首次地下核试验。
这次地下核试验采取的是平洞的方式。由于1966年调整计划，遂决定于1968年年底进行首次地下平洞试验，但由于“文化大革命”的影响，直到1969年春才正式开始这项试验的准备工作。
经周恩来总理批准，定于9月15日完成试验用的原子弹插接雷管工作和开始堵塞坑道。
美国于1957年9月19日在内华达进行了代号为“瑞尼尔”的第一次地下核试验。之后，在1961年和1962年，苏联、英国、法国也相继开始进行地下核试验。
我国于1969年9月23日进行首次地下核试验。这天，没有炫目的太阳，也没有摄人心魄的惊雷，更没有翻腾的蘑菇云。零时15分，一阵强烈的地震波过后，沉闷压抑的轰响向世人昭示着核力量的巨大和威严。朦胧的月光下，群山在颤动，山体表面被剥离的几万方石头滚滚而下，山梁因抖动而腾起雾一般的尘埃。
令人遗憾的是，对这次核试验，科学家们竟一无所知。当巨响和震动把彭桓武、王淦昌等科学家惊醒后，试验已在深夜里结束了。
科学家们去质问有关负责人：为什么不通知我们？为什么偷偷摸摸就炸了核炸弹？
他们的回答是：预防阶级敌人破坏，信不过你们这些科学家！
第一次地下核试验成功了，但许多科学数据没有取得。身为核物理学家的彭桓武、王淦昌在领导和参加地下核试验关键时刻，却被不懂核科学的有关负责人剥夺了一切权利。
望着沉沉的夜空，彭桓武想起前几次踏上这座基地的情景。这一次，依然是“不吃不饿，不睡不困”依然是参加核爆炸试验，但是，却与第一颗原子弹、第一颗氢弹原理等试验完全不同。彭桓武突然有种异样的预感，这突然的感觉告诉他：这也许是他一生中参加的最后一次核试验！
他想起在古楼兰废墟上，他曾拾拣过陶片、铜钱；在庆贺原子弹爆炸成功的酒宴上，他曾赋诗，“不是工农兵协力，焉能数理化成功”；在核试验场指挥所，他曾为凝聚着数万人汗水和心血的核装置打了成功的高分……
罗布泊啊，被多少人称为死亡之地。然而，在彭桓武眼中，这里才是真正的充满生机、呼唤生命的地方。这里每一次核爆炸都是为了消灭核爆炸，每一次试验核武器，都是为了最终毁灭核武器。
罗布泊，总有一天会永远告别蘑菇云，告别冲击波，告别电光雷火。
