Весной 1896 года Беккерель решил проверить гипотезу Пуанкаре о том, что рентгеновские лучи сопровождают любую фосфоресценцию. В ряде опытов он обнаружил, что урановая соль после облучения солнечным светом испускает рентгеновские лучи. Однако в Париже испортилась погода, и Беккерелю пришлось ненадолго отложить свои исследования. Приготовленные для опытов пластинки пролежали в столе три дня. После того как ученый проявил их, выяснилось, что на фотопластинке оказалось изображение узорчатой металлической пластинки. Поскольку на пластинки свет не попадал, ученый сделал вывод, что столкнулся с какими-то другими лучами. 2 марта 1896 года Беккерель сделал доклад в Парижской АН, который был встречен с огромным интересом. В мае 1896 года Беккерель провел серию опытов с чистым ураном, в результате которых облучение фотопластинок было в несколько раз большим, чем при использовании урановой соли. О своем открытии он заявил 12 мая этого же года в Музее естественной истории.

Среди тех, кто заинтересовался опытами Беккереля, были и супруги Кюри. Мария Кюри решила проверить, не испускают ли и другие соединения «лучи Беккереля». В своих опытах она использовала электрометр (пьезоэлектрический кварцевый балансир), сконструированный братьями Кюри.

Определив, что не только уран, но и торий, и другие элементы испускают «лучи Беккереля», Мария поделилась результатами своего исследования с мужем, который в дальнейшем целиком сосредоточился на изучении радиоактивности.

В своих опытах Мария Кюри столкнулась с фактом, что урановая руда, так называемая «урановая смоляная обманка», электризовала воздух даже намного сильнее, чем соединения урана и тория, и даже больше чем чистый уран! Супруги решили, что в этом соединении находится более сильный радиоактивный элемент. Они провели ряд исследований, целью которых было разложение урановой смоляной обманки на химические компоненты. Им удалось выделить небольшое количество вещества, обладающего сильной радиоактивностью, и определить, что в нем содержатся сразу два радиоактивных элемента.

В июле 1898 года супруги Кюри опубликовали статью «О радиоактивном веществе, содержащемся в урановой смоляной обманке». В этой статье ученые поведали миру об открытии элемента, более радиоактивного, чем уран, и назвали его полонием, в честь Польши – родины Марии Кюри.

Для получения следующего, еще более сильного радиоактивного элемента, супругам Кюри пришлось переработать несколько тонн урановой руды. В результате трудоемкой работы ученые объявили в декабре 1898 года об открытии элемента, который назвали радием.

С подачи Марии Кюри излучение было названо радиоактивностью. В дальнейшем открытия, связанные с радиоактивностью, появлялись с потрясающей быстротой. В 1899 году Кюри установили сложный характер радиоактивного излучения и открыли наведенную радиоактивность. В следующем году Беккерель доказал, что исследуемые лучи частично состоят из электронов. Вместе с Беккерелем супруги Кюри организовали первую научную школу изучения радиоактивности. В 1901 году ученые открыли биологическое воздействие радиоактивного излучения и предположили, что с его помощью можно будет лечить опухолевые заболевания.

Хотя открытиями Кюри заинтересовались многие ученые, супруги оставались лидерами развития новой области физики. В 1902 году они поставили ряд экспериментов, в результате которых им удалось получить одну десятую грамма хлорида радия, что позволило установить атомную массу элемента. Интересным оказалось то, что соль радия испускала голубоватое свечение и тепло.

Супруги Кюри получили славу великих физиков-экспериментаторов.

В 1903 году Пьер Кюри совершил еще одно гениальное открытие – он обнаружил большое количество тепла, которое непрерывно выделял радий. Узнав об открытии Пьера, великий Рентген сказал: «Я бы никогда не поверил этому, но это сказал Пьер Кюри, один из лучших экспериментаторов современности». В своей краткой статье Пьер верно оценил количество тепла, которое выделял один грамм-атом радия. Кроме того, он сделал выводы, которые напрашивались из этого факта.

Интересно, что после смерти ученого в знаменитом журнале «Природа» было сказано, что человечество примет за начало новой эры март 1903 года, когда Пьер Кюри сделал свое открытие. Гениальнейшие физики того времени сразу же воспользовались открытием Пьера. Благодаря Кюри Эрнест Резерфорд впервые высказал мысль о распаде атомов и их превращениях – это был первый шаг к изучению об атомной энергии.

В этом же 1903 году Кюри ввели понятие периода полураспада радиоактивных элементов, открыли количественный закон снижения уровня радиоактивности, доказали его независимость от внешних условий, разработали теорию радиоактивного распада. Исходя из этого, Пьер Кюри предложил использовать период полураспада в качестве эталона времени для установления абсолютного возраста всех земных пород. На основе разработанной технологии добычи радия из урановой руды знаменитый французский физик организовал промышленную добычу радия.

За период с 1898 по 1904 год Кюри выпустили более тридцати научных работ по проблемам радиоактивности. В большинстве своем эти работы были напечатаны в «Физическом журнале» и «Анналах физики и химии».

В 1903 году Пьер Кюри был удостоен двух величайших наград в мире науки – медали Дэви Лондонского королевского общества и Нобелевской премии по физике.

Шведская королевская академия наук присудила супругам Кюри половину Нобелевской премии по физике «в знак признания… их совместных исследований явлений радиации, открытых профессором Анри Беккерелем». Анри Антуан Беккерель получил вторую половину премии.

Из-за болезни супруги Кюри не смогли присутствовать на церемонии вручения премии. 6 июня 1905 года Пьер Кюри прочитал свою нобелевскую лекцию, озаглавленную «Радиоактивные вещества, особенно радий». Хотя в тот момент ученые считали открытие радиоактивности большим шагом в развитии мира и оценивали ее как лечебное средство, в своей лекции Пьер Кюри указал на потенциальную опасность радиоактивных веществ, если они попадут в преступные руки.

Все свои гениальные открытия супруги Кюри совершали в скромной лаборатории Муниципальной школы в уголке под лестницей, проводя с помощью самодельных приборов самые точные измерения. Постоянная нехватка средств не позволяла вывести исследования на уровень, необходимый для такого рода работ.

К тому же вскоре радий резко подорожал ввиду его применения в медицине, и супругам все тяжелее приходилось в их исследовательских работах. Они отказались запатентовать свой экстракционный метод и использовать радий в коммерческих целях, поскольку считали, что это противоречит научным принципам и целям. Получение Нобелевской премии также не внесло каких-то значительных изменений в их работу. Почти всю премию супруги потратили на организацию системы лечения радием.

В октябре 1904 года Пьер Кюри получил должность профессора физики Сорбонны, а Мария стала заведующей лабораторией, которой прежде руководил Пьер. В следующем году Пьер был избран членом Французской академии наук.

В этот период к Пьеру и Марии наконец-то пришло мировое признание, им удалось получить финансирование на оборудование новой лаборатории, на любые предпринимаемые исследования. Их открытия стали одним из главных двигателей научного прогресса, у супругов появились первые солидные доходы, родилась вторая дочь, перед ними открывались грандиозные перспективы. Однако у судьбы были свои планы…

19 апреля 1906 года в Париже шел сильный дождь. Пересекая улицу, Пьер Кюри поскользнулся и упал. При этом голова попала под колесо проезжавшей мимо кареты. Смерть наступила мгновенно.

Хотя ученому довелось жить всего 47 лет, его работы составили целый том из 600 страниц. Пьер Кюри стал одним из основоположников современной кристаллографии, теории магнетизма, пьезоэлектричества, радиоактивности. Его работы обогатили такие области науки, как медицину, геологию и физику (в том числе ядерную).

Мария Кюри стойко восприняла смерть Пьера. Она унаследовала его кафедру в Сорбонне, став первой женщиной-лектором за всю историю Парижского университета. Мария завершила оборудование новой лаборатории, выступала идеологом Института радия в Париже, а в 1914 году стала первым руководителем его физико-химического отдела. Ее усилия, направленные на выделение чистого радия, не оказались тщетными. В 1910 году она добилась результатов ив 1911 году была удостоена Нобелевской премии по химии.