Для того чтобы закончить университет за четыре года, Олег должен был «перескочить» с первого курса на третий, для чего у министра высшего образования было получено разрешение на свободное расписание и посещение занятий первого и второго курса одновременно. Кроме того, Лаврентьеву была предоставлена возможность заниматься дополнительно с преподавателями физики, математики и английского языка. От физика ему пришлось вскоре отказаться – физик был слаб, а с математиком, Александром Андреевичем Самарским, у Олега сложились очень хорошие отношения.
Ему он считал себя обязанным не только конкретными знаниями в области математической физики, но и умением четко поставить задачу, от чего в значительной степени зависело ее успешное и правильное решение.
С Самарским Олег провел расчеты магнитных сеток термоядерного реактора, были составлены и решены дифференциальные уравнения, позволившие определить величину тока, проходящего через витки сетки, при котором сетка защищалась магнитным полем этого тока от бомбардировки высокоэнергетичными частицами плазмы. Эта работа, законченная в марте 1951 года, дала начало идее электромагнитных ловушек.
Приятной неожиданностью для Лаврентьева был переезд из общежития на Горьковскую набережную, в трехкомнатную квартиру на седьмом этаже нового большого дома.
Махнев предложил перевезти в Москву мать, но она отказалась, и вскоре Олег предложил заселить одну из комнат своей квартиры – жилья в то время сильно не хватало.
В начале мая 1951 г. был наконец решен вопрос о допуске Лаврентьева к работам, проводившимся в Институте атомной энергии группой И.Н. Головина. Его экспериментальная программа выглядела довольно скромной, поскольку Олег хотел начать с малого – с сооружения небольшой установки, но рассчитывал в случае быстрого успеха на дальнейшее развитие исследований на более серьезном уровне.
Руководство отнеслось к его программе одобрительно, поскольку не требовались значительные средства для ее начала, а Махнев даже называл эту программу «грошовой».
Был Сталин, был Берия, и в СССР было, кому защитить молодых советских Ломоносовых и Кулибиных.