Для изучения взаимодействия пучка атомов кадмия или цинка с поверхностью твердых тел при различных температурах Харитон применил следующий изящный метод. Медная пластинка шириной в 1 см и длиной 13—15 см опускалась одним концом в цилиндрический сосуд с жидкой ртутью. На противоположный конец пластинки наматывался небольшой нагреватель. Сосуд со ртутью погружался в сосуд Дьюара с жидким воздухом. Ртуть замерзала, и медная пластинка прочно вмораживалась в нее. После включения нагревателя вдоль пластинки устанавливался постоянный перепад температур от до —140 °С. Против пластинки располагался источник бомбардирующих атомов — нихромовая проволочка, на которую наносился изучаемый металл. При нагреве этой проволочки атомы металла летели в направлении медной пластинки. Они отражались от той ее части, температура которой превосходила критическую, и осаждались на другой, более холодной. Граница между обеими областями была очень резкой. Результаты Семенова и Харитона подтвердили идеи Кнудсена—Вуда и существенно их уточнили.
Одной из самых замечательных работ молодого Харитона на этом первом этапе в ЛФТИ (1925 год) было выполненное им совместно с З. Вальта экспериментальное исследование горения фосфора в кислороде. Эта работа стала отправной точкой для изучения разветвления цепных химических реакций. Вот что рассказывает по этому поводу сам Юлий Борисович:
«Я сконструировал прибор и, как полагалось в то время, получив от стеклодува наиболее сложные детали, собственноручно спаял его. В сосуд с кусочком белого фосфора через очень тонкий капилляр впускался кислород. Давление кислорода в сосуде с фосфором постепенно повышалось, но никакого свечения не было. Пары фосфора не желали окисляться. И только когда давление кислорода достигло сотых долей миллиметра ртутного столба, во всем объеме вспыхнуло стационарное свечение. Давление кислорода перестало повышаться. Это продолжалось, пока не закрыли кран, через который подавался кислород. Затем в течение двух суток мы продержали смесь под давлением чуть ниже предела — реакция не шла совсем. При возобновлении потока кислорода реакция начиналась снова».
Это исследование стало предметом резкой критики со стороны руководителя немецкой школы химической кинетики — Макса Боденштейна. Он опубликовал статью, в которой отрицал возможность существования критического давления. Харитон уехал в командировку в Кавендишскую лабораторию в Кембридж. Семенов вместе с Шальниковым воспроизвели явление критического давления и его снижения от примеси благородного газа. Они выявили еще один критический параметр — размер сосуда. Н. Н. Семенов обобщил эти эксперименты и на их основании создал теорию разветвленных химических цепных реакций. Боденштейн был вынужден признать поражение. Молодая советская школа химической кинетики взяла верх над представителями немецкой школы.
