此时，党中央仍在考虑何时进行试验最为合适。当天总理专门了解核爆产生的放射尘会如何随风扩散的问题，并安排乔冠华、新华社社长兼《人民日报》总编辑吴冷西与姚溱共同起草新闻公报和政府声明。至 15 日晚，核试验委员会确定 16 日 15 时作为原子弹爆炸的“零日零时”。
当那颗比太阳还要耀眼的火球自戈壁上冉冉升起时，核试验基地现场一片欢腾。但也有很多人显得很平静。例如彭桓武、于敏、王淦昌等人根本无暇欢呼雀跃，而是分别通过腾菇云高度、冲击波抵达速度以及地震仪给出的数据对核爆的当量进行着估算。1945 年 7 月 16 日人类第一颗原子弹在内华达沙漠爆炸时，费米也在做类似的事情。
此时，二机部遵照中央要求拟定了 1964 年爆炸原子弹的两年规划，毛泽东批示：“很好，照办，要大力协同办好这件事。”12 月 14 日，中共中央正式成立以周恩来亲自担任主任，集中 7 位副总理、7 位部长级高干的 15 人专门委员会，简称“中央专委”。
原子弹要有，氢弹也要快”
1945 年的费米没有想到更大的炸弹，1964 年的中国科学家却在磨菇云下思考这个问题。1961 年 1 月 12 日，饯三强在自己的办公室向于敏布置任务：参加热核原理研究。这时距美国第一颗氢弹爆炸不足 10 年，据泰勒提出热核反应问题也只不过 20 年。1963 年 9 月聂帅指示邓稼先带整个二机部九局负责原子弹设计的 221 设计院理论组整体转向氢弹研究。这一年彭桓武已经在科学讲座中详细地分析了原子弹，通过重氢元素“增压效应”实现的增强型原子弹和氢弹三者的差别。
下图：1967 年 6 月 14 日，聂荣臻（左）乘飞机抵达核试验基地时，同核试验基地司令员张蕴红（右）亲切握手致意。聂荣臻长期负责国防尖端武器研发工作，他在苏联撒走专家，停止一切援助的情况下先后两次向中央报告，明确提出“两弹一星”必须坚持“攻关”
但是，氢弹终归不同于原子弹。中国在原子弹研制中，苏联师傅即便没有把我们领进门，也是指了门的方向的。虽然我们没有收到苏联人曾答应的原子弹模型和整车皮的资料，但钱三强等人还是获得了有效的技术资料。氢弹却不同。原子弹最多是氢弹的火柴头，美苏两国对热核武器的技术严格保密，中国的留学生们在早年也并没有接触过这一设计。1960 年 12 月，二机部刘杰部长便要求原子能所负责氢弹理论探索，由钱三强主持成立“中子物理领导小组”，黄祖洽、于敏等理论物理学家以及多位青年科技人员参与到热核材料特性和热核反应机理的研究中。
1964 年 5 月和 1965 年 1 月毛泽东两次谈到原子武器发展问题，明确指出“原子弹要有，氢弹也要快”。周恩来也在我国首颗原子弹爆炸成功后要求二机部加快氢弹研究，并提出核武器发展全面规划。1965 年 2 月，二机部向中央专委呈报了《关于加快核武器问题的报告》，提出一方面加紧原子弹武器化工作，装备部队；另一方面要尽快突破氢弹技术，向战咯核武器的高级阶段发展。
如何实现这种鱼与熊掌可以兼得？打过仗的老帅们给科学家们支召：解放军的步兵战术是小群多股，分路突击。热核武器和原子弹武器化也可以这么搞。领导热核武器研制的彭桓武自己也是很善于“分而治之”的管理高手，很快提出了多路探索计划，
在彭桓武、朱光亚的主持下，邓稼先、周光召组织人员总结前一段工作，制定了突破热核武器的两步走方案，第一步继续进行探索研究，突破氢弹原理；第二步完成质量、威力与核武器使用要求相应的热核弹头理论设计。此时二机部一边要负责原子弹空投、弹箭结合以及地下核试验等各种任务，另一方面又要分出力量搞热核式器。
中央专委、二机部和科学院很快将于敏等 30 多人集中到 221 设计院理论组。钱三强的夫人何泽慧、于敏等人分别领导自己的小组对热核武器的秘密发起冲击。221 设计院也喊出了先于法国人炸响氢弹的口号，不知已经于 1958 年去世的居里先生如果泉下有知，会做何感想。
经过半年之后，何泽慧小组对热核材料的核反应截面进行了测量。1965 年 9 月于敏带领科学家前往上海华东计算机研究所，利用那里的 J501 计算机对增强型原子弹模型进行优化的任务。10 月下旬，于敏利用物理分解方法，提出了氢弹原理设想，然后全组人根据于敏的部署，计算出两个不同的模型，逐渐形成了从原理到材料和构型的基本完整的物理方案。
激动的于敏赶紧给身在北京的邓稼先打电话：“打上了一只松鼠.... 我们有新奇的发现，它身体结构特别，需要作进一步的解剖研究，可是我们人手不够。”喜出望外的邓稼先第二天就乘飞机抵达上海，领着于敏和组员美美地吃了一顿螃蟹。
下图：1967 年 6 月 17 日，中国自行研制的第一颗氢弹成功爆炸，图为新疆罗布泊核试验厂区的工作人员正在氢弹爆炸产生的蘑菇云下尽情欢呼。从原子弹到氢弹，中国仅用 2 年零 8 个月，创下了最快纪录。
在理解热核武器原理之后，221 设计院在二机部和其他单位支持下，很快完成了相关设计。日后大家都很庆幸，1966 年氢弹的设计已经比较成熟，否则当席卷全国的“文革”到来，热核武器的研制可能遭到严重影响。1966 年 12 月 28 日，罗布泊试验场中一声巨响，氢弹原理试验取得成功。此后半年，邓稼先、于敏等人带着组员连续攻破原理试验中暴露的问题。1967 年 6 月 17 日上午 8 时，罗布泊上空升起了比一千个太阳更为璀璨的光芒，五彩斑斓的草帽状蘑菇云刺破苍穹。
在试验场的地下掩体中，戴着深度近视眼镜的于敏认真地阅读计算出来的试验数据，片刻之后兴奋地喊道：“爆炸当量 300 万吨，与理论设计完全一样！”在他的身边，聂荣臻元帅努力按捺激动的心情，用一种平静的语调重复着：“300 万吨，够了够了，足够了。”
从第一颗原子弹到第一颗氢弹，美国人用了 7 年零 3 个月，苏联用了 4 年，英国人用了 4 年零 7 个月。而对伟大而聪明的中国人而言，2 年零 8 个月就足够了。