在荣获物理学硕士学位后，玛丽来到了李普曼教授的实验室开始了她的科研活动。1896年法国物理学家贝克勒尔发现一种铀盐能自动地放射出一种性质不明的射线。这一发现引起居里夫妇的极大兴趣，在一间原来用作贮藏室的闭塞潮湿的房子里、玛丽利用极其简单的装置，开始向这个新领域进军。她证明了铀盐的这种惊人的放射强度与化合物中所含的铀量成正比，而不受化合物状况或外界环境（光线、温度）的影响。通过繁重而又艰巨的普查，她发现了另一种元素钍的化合物也能自动地发出与铀射线相似的射线，由此她深信具有放射现象决不只是铀的特性，而是一种自然现象。对此她提议把这种现象叫做放射性，把铀、钍等具有这种特性的物质叫做放射性物质。
她的调查很快从盐和氧化物扩展到一切矿物并发现：有些矿物的放射性强度比其单纯由所含铀或钍所产生的放射性强度要大得多，表明这些矿物中含有放射性比铀、钍强得多的某种未知元素，这是一个十分重要而吸引人的推断。尽管一些同行劝她谨慎些，她还是深信自己。因为玛丽的研究工作太重要了，所以皮埃尔决定暂时停止他在晶体方面的研究，协助妻子共同寻找这一未知元素。他们废寝忘食，夜以继日，经过不懈的努力，1898年7月，他们寻找到一种新元素，它的化学性质与铅相似，放射性比铀强400倍。玛丽给这一新元素命名命为“钋”，以此纪念她念念不忘的祖国，那个在当时的世界地图上已被俄、德、奥瓜分掉的国家——波兰。
发现钋元素之后，居里夫妇以孜孜不倦的精神，继续对放射性比纯铀强900倍的含钡部分进行分析。经过浓缩，分部结晶，终于在同年12月得到少量的不很纯净的白色粉末。这种白色粉末在黑暗中闪烁着蓝光，据此居里夫妇把它命名为镭，它的拉丁语原意是“放射”。要从铀矿中提炼出纯镭或钋，并把它们的原子量测出来，这对于当时既无完好和足够的实验设备，又无购买矿石资金和足够的实验费用的居里夫妇，显然比从铀矿中发现钋，镭要难得多。为了克服这一困难，他们四处奔波，争取有关部门的帮助和支援。4年中，不论寒冬还是酷暑，繁重的劳动，毒烟的熏烤，他们从不叫苦。对科学事业的执着追求使艰辛的工作变成了生活的真正乐趣，百折不挠的毅力使他们终于在1902年，即发现镭后的第45个月证明镭元素是存在的。
居里夫人发现镭和钋的故事 扩展
钋是一种银白色金属，能在黑暗中发光，由著名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔在1898年发现.居里夫人：1902年35岁4月提炼出0.1克的镭；同年，父亲去世。（但是溴化镭也是1898年发现。如果是纯镭和纯钋，那就是钋先被发现，且居里夫人最早的推测就是钋，之后才推测有镭）先是"钋",然后是"镭",合起来就是她的祖国"波兰"的谐音。
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居里夫人的故事：1898年，法国波兰科学家玛丽·居里(1867-1934)研究了80多种已知元素的盐和氧化物。在对采集的矿物进行放射性检测时，发现沥青铀矿和铜铀云母矿石的放射性比纯铀的放射性更强，并推断其中可能隐藏着另一种能发出射线的元素。除去所有杂质后，剩下的几样物质发出的辐射是铀的400倍。这种新元素被命名为“钋”。
