Vid Joffes institut i Leningrad upptäckte K. ferroelektriciteten och som chef för institutets kärnfysikavdelning deltog han i utvecklingen av acceleratorer. Gemensamt med L.I. Rusinov upptäckte han 1935 kärnisomerin, och 1939 lyckades han tillsammans med Georgij Fljorov och K.A. Petrzjak spränga urankärnor genom neutronbestrålning (fission). K. ledde forskningen inom det sovjetiska