1895年在科學史上是很重要的一年，在這一年的12月，德國物理學家倫琴發現x射線。第二年3月，法國物科學家貝克勒爾，又由于研究x射線，而發現了鈾的放射性。正是這一年，瑪麗以第一名的成績通過了教師資格考試。1897年懷孕的瑪麗·居里完成了論文《淬火鋼的磁特性》。這個研究，告一段落之后，30歲的瑪麗，面臨著需要找一個合適的博士論文的研究課題。對于一個科學工作者來說，能否選擇正確的研究課題是至關重要的。有人說方向選擇對了，就成功了一半，這話很有道理。
19世紀末的那幾年，在物理學家面前展現了一個光怪陸離、變幻莫測的神奇世界，同時也令全人類為之眼花繚亂。英國物理學家湯姆遜發現的電子，使原來認為原子是不可分的最基本的物質單位的傳統科學信條發生了動搖。法國物理學家貝克勒爾發現的鈾元素的質量在天然輻射中減少的現象，也動搖了物質質量不能自行改變的信條。經典物理學認為原子如果存在的話，就一定是最小而又不能再分割的粒子，而鈾原子卻能不斷的放射出一種射線來，那么原子不是仍然可以分割的嗎？更使人迷惑不解的是，鈾鹽可以不斷的放出射線來，而射線又是帶有能量的，那么這個能量是從哪兒來的呢？如果是這樣，那么能量守恒定理豈不是也要發生動搖了嗎？
30歲的瑪麗·居里正在選擇她的博士論文，為了尋找有吸引力的課題，她把近幾年的科學期刊，差不多翻了個遍。在翻閱大量的文獻過程，她對貝克勒關于由射線的論文產生了興趣，由于射線神秘兮兮，誰也弄不清楚它的能量是從哪兒來。受對未知事物探究內心沖動的驅使，瑪麗·居里覺得這個問題很有研究價值。她選擇這個課題，還有一個原因，貝殼勒爾的發現，盡管引起了很大的轟動，但接下來的研究工作并沒有取得普遍的重視，因此選擇這個課題研究成功的可能性比較大。
1897年底，瑪麗.居里在比埃爾·居里的幫助下，在理化學校找到了一間小房間，建立了她第一個獨立的實驗室，開始瑪麗只是重復貝克勒爾做過的實驗，在重復實驗當中，她做了一個很關鍵的改動。為了更精確的觀測鈾射線的強度，她沒有采用貝克勒爾使用的底片感光的方法，而是采用比埃爾·居里和他的哥哥雅克·居里共同發明的壓電石英靜電計，來精確測定鈾射線的強度。貝克勒爾是根據底片感光程度，或者驗電器金屬箔下垂的快慢，來猜測鈾射線的強度，這些方法根本無法做到定量的控制和測量。
貝克勒爾已經發現鈾天然放射性的三種效應，能夠使照相底片感光，可以使氣體分離，對不同物質有不同的穿透力。他采用的測定方法無法做到定量的分析，使他忽略了后兩種效應。瑪麗·居里的高明之處，在于它的方法，利用了放射性的電離效應，可以通過補償法精確測出鈾射線的強度。
1882年當瑪麗還只有15歲，她在一所公立高中念書的時候，23歲的比埃爾·居里已經被任命為巴黎市理化學校物理實驗室的主任。比埃爾的哥哥雅克·居里也非常喜愛物理，他在1880年發現了晶體的壓電效應，就是石英、電氣石、酒石酸鉀鈉等不對稱的晶體，在外力的作用下，因為極性而使兩端表現出電勢差的現象，這就是晶體的正壓電效應。后來比埃爾加入到雅克的研究當中，繼續進行這個實驗，又確定了產生壓電效應的條件和變化的規律。1881年發現了這一效應的逆反應，也就是逆壓電效應，他們還根據壓電效應制造出非常精密的靜電計。這種靜電計可以準確的測量非常微小的電量，被稱為壓電石英靜電計。
在認識瑪麗之前，比埃爾已經有了許多卓越的發現，比如用他的名字命名的居里精密天平，居里定律，居里溫度等等，這些概念對磁學的研究，至今仍然非常重要。比埃爾和雅克發現了晶體的對稱性和電壓現象之后，又獨立推廣了對稱原理，把它應用到許多物理現象當中，比埃爾也是第一個把群論的概念引進到物理學領域的人。
利用壓電石英靜電計，瑪麗經過非常細致和耐心的測量，得出一個重要的結論：鈾射線的強度與鈾化合物當中鈾含量成正比，與鈾化合物的組成無關，也不受光照、加熱和通電等因素的影響。這個結論進一步證實了貝克勒爾“鈾射線的發射是一種原子的自發過程”。
1898年初，瑪麗發現除了鈾之外，釷也是一種放射性元素，正是這個發現，瑪麗決定把研究的范圍擴大到鈾和釷以外的化合物，包括測試大量的自然礦石。她縝密的邏輯思維能力，使她產生了一個更大膽的設想，既然放射性是一種原子的特性，那么更強的放射性就意味著有新的元素存在。同樣量的鈾鹽和含鈾的瀝青相比較，含鈾的瀝青放射性強度要比純鈾鹽要強4倍多，這說明含鈾鹽的瀝青中還含有其它新元素。
瑪麗的研究工作，除了生孩子那幾天外從來就沒有間斷過，既然她已經確信有了新的放射性元素存在，那她就一定要把這種新元素給找出來。瑪麗生活的時代，人類總共發現了大約80種元素，每種元素的發現都使它的發現者在科學史上千古留名，如果她能夠使元素的大家族再添上一種，這是多么有價值，多么吸引人的事情啊！
瑪麗知道要先從礦石當中提煉出帶放射性的微量元素，無異于大海撈針。他和比埃爾采用的方法是以放射性為基礎，采用分步結晶的方法，從瀝青鈾礦當中分離出新的放射性物質，她先用靜電計測定出瀝青鈾礦當中礦石成分具有的放射性強度，在以此為線索追蹤放射性元素隱藏在什么成分當中。
結果，他們發現放射性很強的化合物，不是一種，而是兩種，其中，一種是瀝青鈾礦當中含鋇的化合物，另一種是含鉍的化合物。放射性強度不同意味有不同元素，如果他們沒有猜錯的話，這兩種新元素當中的一種，應該隱藏在含鋇的化合物里，而另一種新元素應該隱藏在含鉍的化合物里。他們進一步確認，在含鉍的化合物里，放射性不是出自鉍本身，而是混合在鉍內部一種極微量的元素。直到1898年7月的一天，他們終于在鉍的化合物里，找到了期待已久的新元素。瑪麗建議把新元素起名為釙，以此來紀念她的祖國波蘭。
1898年，當時人們對放射性的認識還很膚淺，不相信可以用放射性的方法，來尋找和確定新的元素，科學家們一味堅持必須要用元素的特征光譜，來確定是否是新元素。
在法蘭西科學院，1898年12月《論文匯編》上刊登了一則報告，報告中有一段話:“我們有充分的理由可以得出以下結論，這種放射性的新物質里含有一種新元素，我們給他定名為鐳。”提出了鐳，并不等于已經看見了鐳。為了把釙和鐳展現在不相信的人們面前，為了向全世界證明他們確實存在，居里夫婦還要付出長期的、艱苦的、代價高昂的努力。
藏有釙和鐳的瀝青鈾礦是一種貴重的礦物，在奧地利，一個提取玻璃工業鈾鹽的礦場里就有這樣的礦物。他們預料，瀝青鈾礦在提起鈾之后，礦渣當中所含有的微量元素釙和鐳也許還會原封未動。于是，在一個奧國同行的幫忙下，他們得到奧地利政府同意饋贈的一噸鈾礦的殘渣。
從1898年到1902年，這四年當中，居里夫婦就在簡易的棚子里，點火熔化，過濾沉淀，倒出來再熔化，再過濾再沉淀……。后來居里夫人采用自己獨創的分步結晶法，來完成最繁重的那部分工作，把每噸瀝青殘渣當中，提起10到20公斤的硫酸鋇，再把硫酸鋇變成氯化物，這些氯化物當中含鐳量大約是萬分之三，現在居里夫人可以從氯化物當中完成最后的結晶了。這四個寒暑，是居里夫婦英勇的歲月。鐳似乎要與它最執著的發現者作對，不肯輕易露出它的面容。居里夫人被他極強的放射性所迷惑，以為在瀝青鈾礦的殘渣鐳里的含量可以達到百分之一，事實上并非如此，它的含量小的多，而且跟其他雜質密切的混合著，很難被離析。狡猾的鐳把居里夫婦拖住了曠日持久的較量當中。
然而居里夫人是不會放棄的。比埃爾非常了解瑪麗性格堅韌的程度。瑪麗就是這樣一種人，她想要做的事就要做到，她想離析鐳就一定要把它離析出來。鐳終于在頑強的對手面前屈服了！1902年，居里夫婦宣布鐳可能存在之后的45個月，瑪麗終于打贏了這場持久戰，提煉出了一分克的純鐳，而且初步測定了鐳原子量225.93。
在黑暗的棚屋里，鐳寶貝就裝在一只極小的玻璃容器里，它自動的發出藍色的熒光。瑪麗恍如進入夢幻般的世界，在那首次看到熒光閃耀的一晚，被永遠銘刻在記憶中。
鐳有它的特征光譜，有確定的原子量，而且有種奇異的特性，除了發光，鐳的放射性強度是鈾的幾十萬倍，一種新元素不容置疑的誕生了。他們付出巨大代價的新發現，奠定了一個新的學科，放射性學科。
自從門捷列夫發現元素周期律以后，科學界對于找到一種新元素，并用它來填補周期表上的空白，懷有極大的興趣，并且把每一種新元素的發現，當作化學領域的一個重大進展。雷被稱為革命家，是因為居里夫婦在提煉鐳的過程當中創造了化學界離析提純的一種新方法，放射性加上分步結晶法，這種方法對化學的發展具有重要的意義。居里夫婦不但最先發現了鐳的輻射強度大大超過了鈾，而且比埃爾還測出，一克原子鐳每小時放出22.5千卡的熱量。按數量級來計算這個熱量，與一克氫氣燃燒時產生的熱量相等，這實際上是人類第一次測出的原子能。
這么顯著的能量從哪里來！直到1905年，偉大的物理學家愛因斯坦提出，質量是物體當中含有能量的尺度，才得到問題的答案！
鐳確實太不可思議了。
鐳會自動產生一種特殊的氣體，鐳射線。這種活躍的射線即使在封閉的玻璃管里也會有規律的自我毀滅，很多溫泉的水里就含有這種鐳射線。
鐳自動放熱，它在一個小時內放出的熱量也可以融化與它等量的冰，在不受冷氣影響的情況下，它的熱度可以使周圍空氣的溫度升高10℃。
鐳的神奇非常直觀，它能夠穿過黑色的紙在照相底片留下影子，也能使空氣電離，使遠處的驗電器放電，能夠使裝它的玻璃容器成為紫色或淡紫色，能夠把包裹它的紙或棉花一點點的腐蝕掉成粉末。
鐳發出一種白天看不見的光，在黑暗里，一點點鐳發出的光足以用來照明，它不但自己發光，還能使金剛石等不能發光的物體發出磷光，可以用來辨別金剛石的真假。
鐳的放射是傳染的，如果某種植物、動物和人靠近它，就會看到它傳染的痕跡。
僅僅在幾年前，人們還確定，物體是由永遠不變的元素組成的。可是鐳讓所有的人都驚呆了，現在每一秒鐘，鐳粒子用極大的力量，把本身的氦氣原子放射出去。瑪麗把這種極小的驚人的爆發，叫做原子嬗變的激變。爆發后的殘渣是鐳射線的一種氣體原子，這種氣體原子又變成另外一種具有放射性的物質，這種物質又再次發生變化。這些放射性元素，作為這個家庭的一個成員，都是從她母體自動嬗變產生的。
鐳是鈾的子孫，釙是鐳的子孫！
在永遠的相同的周期內，每一種放射性元素會失掉它實體的一半，鈾減去一半，需要幾十萬年，鐳需要1600天，鐳射氣需要4天，鐳射氣的子孫只需要幾秒鐘。
1903年，諾貝爾獎頒發給一位弱不禁風的金發女郎居里夫人居里夫人，她是第一位獲得該獎的女性，在男性占統治地位的物理學領域獲獎，居里夫人令人肅然起敬！
