一、发现新元素
女儿的出生，给小家庭增添了喜气和快乐，也给皮埃尔和玛丽增加了不少活计。这就需要玛丽在家庭生活和科学事业之间作出抉择。而玛丽则认为事业和家庭两者都重要，二者都不可丢。单薄而坚强的玛丽决心把爱情、母职、家务、科学一肩挑起来。她有热情、有决心，而且相信自己一定能成功。
她身体刚恢复便投入了科学工作，并坚持自己为孩子哺乳。可是不久，医生说她的左肺有结核病变。因玛丽的母亲是患肺痨病去世的，怕有遗传，要她立即终止哺乳，并劝她到疗养院去治疗。为了孩子的健康，喂奶是中断了，但去疗养院却被她坚决拒绝了。她有太多的事情要做，有实验室、有家、有丈夫、有女儿……她怎么能丢开这一切而去疗养院呢？
她的公公居里大夫给了玛丽很大的帮助。还在伊雷娜生下来之后的几天，老居里夫人就因病去世了。从此这位善良的老人就把注意力集中在这个刚出生的小孙女身上了。他细心地照料这个小女孩，经常把她带到花园里享受新鲜空气。孩子被公公看管着，玛丽可以更加放心地从事自己的事业。
玛丽的下一个目标是攻取博士学位！要想获得索尔本的博士学位，没有新课题新发现是很难通过考试的。茫茫宇宙，众多的未知现象，玛丽如何确定她的研究课题呢？
还在玛丽分娩期间，国际科学界就有了新的发现。那是1896年，亨利·贝克勒尔博士向法国科学院提出了一篇论文，涉及了他正在探讨的一种新现象。贝克勒尔不知道产生这一现象的原因，甚至他还没有给这种奇怪的现象命名。
玛丽和皮埃尔已经获悉了贝克勒尔所进行的这一研究，同时也了解到他是用一种叫做铀的神秘元素进行试验的。玛丽怀着极大的兴趣和热情，认真阅读了贝克勒尔关于铀能发射特殊“辐射”的论述。知道贝克勒尔是受某种带光的物体在光照作用下产生放射性的现象所启发，并经过大量实践和观察，发现了一种新的奇怪现象：铀盐在不与任何光线的接触下，自己能发出光线来。至于为什么会出现这种现象，他便一无所知了。
玛丽曾经读过他的有关研究报告和论文，觉得很有启发；这次她又细心地研读这些报告文集，越读越有兴趣，越读越大开眼界。于是她迅速搜寻有关资料，马不停蹄地跑遍了巴黎所有的图书馆和资料情报部门，查阅最近的各种实验报告。但涉及这个课题的全部资料，只是亨利·贝克勒尔在1896年提交法国科学院的几篇学术报告。
玛丽正式把这个问题提出来与皮埃尔商量。在讨论有关重大问题时，皮埃尔的意见很重要，因为他既是一位学识渊博，经验丰富的物理学家，又是玛丽所在的实验室主任。现在玛丽年少时那种冒险家的好奇心和勇气又冒了出来。她必须要选择一个有重大影响的课题，哪怕上刀山下火海。贝克勒尔的研究论文是个吸引人的课题，是个全新的课题。是迄今为止，谁也未曾涉足过的领域。她可以抓住这个放射性现象，去寻根究底，揭出真相。铀化合物以轴射形式发出来的极小的能量是从哪里来的？这种轴射现象的性质是什么？所有欧洲的实验室还没有人深入研究过铀射线。玛丽可以从零开始，如果在研究中能获得重大发现，她将对科学作出重大的贡献。她要大胆地去从事一种科学冒险，进入一个未知的领域。皮埃尔听完玛丽的想法之后，兴奋不已，他积极支持妻子去开垦这块处女地。
有了这种思想，还必须要有配套的装备。要做实验，必须要有一个放置精密仪器的实验室。这是横亘在她面前的第一个难题。皮埃尔正设法替她四处寻找，向朋友打听，可答复都令人失望。最后皮埃尔向理化学校校长求助，才在教学大楼底层找到一间储藏室。假如说这是一间贮藏室或机器房，还不如说这是蜘蛛、昆虫之家，破烂阴暗，潮湿得冒水。夏天，室内像个闷罐，热得让人喘不过气来；冬天，潮湿的墙壁几乎结成冰块，没有暖气，更没有电气设备。玛丽在这种恶劣的环境和条件下，在没有任何可供参考资料和专家教授指导的情况下，靠崇高的理想和顽强的意志支撑着，开始了她的研究工作。
玛丽过惯了艰苦生活，对这种极端的处境满不在乎，只是她的精密仪器敏感性太强，在室温低到6度时，往往失去准确性，导致研究出现误差。玛丽在计算时不得不考虑误差的干扰，这影响了她的研究进程。
她要找出从各种不同的铀化合物中发射的射线有多强。这样，她必须测出现有的样品在电器中所引起的漏电时间的长短，在试验中，皮埃尔和雅克前几年共同研究发明的静电计帮了她的大忙。
玛丽的验电器是一个金属盒子，旁边有两个小孔。盒子里有一条垂直的铜片B，连接在盒盖内一块绝缘体硫磺SS上，与铜片连接在一起的是一根横着的导线。导线的一端是个小铁珠，另一端是电容器极P1，连接铜片的还有一条金箔。金属盒子和地相连，要把测试的物质放在连接盒外的电容板P2上，接通电源后，那个新物质就使电容器板P1和P2之间的空气导电，这时，验电器的电荷就开始流走，金箔就逐渐落了下来。
1898年2月，一连几个星期，玛丽都把自己关在那间冰冷潮湿的贮藏室里做这种实验，常常几个小时瞪大着双眼，通过显微镜和电器盒上的小孔来观察所发生的现象。她发现金箔落下来的时间与铀射线成正比。她不放心，重复地做了几遍，反复细致地观察后认为：铀元素的放射性强度，即射线的强度或力量，与它放在电容板上的样品所含的纯铀量成正比；而这种放射线竟不受样品的化学结构的影响，也不受光、温度和它，本身以外的任何东西的影响，这是一种性质很独特的射线。但是这到底是什么在起作用？
这天晚上，玛丽回到家中，一边吃饭，一边兴奋地告诉皮埃尔，她经反复试验和观测，铀化合物中含铀量最大的具有最强的放射性。不管用什么化学试剂处理铀，其放射性强度都不会增强或减弱，并且不受任何光、热、电流和气温变化的影响。
皮埃尔很赞赏妻子这一细致的观察和发现。他知道，物理学上常有一种不可解的现象。学者们常对一些现象进行追踪试探性研究，但经过多次研究后，却归入以前已知的定律。研究者们也就慢慢对这些新奇现象失去了兴趣。皮埃尔当时的心里，也是把妻子归入这种情况，微笑着点头，而并未发表意见。
可这个倔强而好奇的玛丽，却不就此罢休，仍怀着极大的好奇心继续研究下去。巴黎的冬天寒气逼人，常有大雪普降，陋室里那仪器瓶里常常结成冰块。玛丽的手指常常冻得不听使唤，拿不稳仪器。她搓搓手，跺跺脚，又埋头工作。越深入研究，玛丽越发现这个物质不同寻常，具有一种未知的性质。实验中虽然证明铀有这种现象，但是她没有理由证明铀是惟一能发出射线的化学元素。她认为，除铀之外，一定还有别的化学元素也能发出射线。她决定，对所有化学元素进行检查。
皮埃尔知道妻子的性格，她想到的事，必须去做，任何劝阻或困难都不会使她退下阵来。皮埃尔支持她，鼓励她，虽然这种支持是口头上的，但这是玛丽的精神力量，有了丈夫的支持，她的决心更坚定，她的勇气增强了。
到1897年，科学家们已发现有80种元素存在，玛丽要对这已知的80种元素一一进行测试，这是一个多么有胆量的决定，是一项多么巨大的工程！玛丽决心在那广袤的荆棘中辟出一条光明的大道。
放射性迷住了这个女学者，她放弃了对铀的研究，不知疲倦地用同样的方法研究各种极不相同的物质。不久就有了结果。一种叫做钍的化合物，像铀一样，能自发地放射出同样强度的射线。玛丽很高兴，她的研究已经证实，这种惊奇的现象决不只是铀的独具特性。玛丽将这种特殊的性质称作“放射性”，从此时开始，“放射性现象”这一专有名字便成立了。她把铀和钍这些有特殊“辐射强度”的物质，就叫做“放射性元素”。
放射性现象使玛丽非常兴奋，她非凡的好奇心和探险精神已使她不满足于对盐类、氧化物这些简单化合物的研究实验，因为这些研究结果仍然不能解释放射线的神秘来源，她要马不停蹄地去寻找。她想，铀和钍可以从许多矿物中找到，然而，矿物中除了科学家所需要的物质外，还含有许多其它物质，如果要获得一种纯样品，那就必须从矿物中分离别的物质。玛丽决定抛开那些不含铀和钍的矿物质，而从含有铀和钍的矿石入手，逐一进行研究。
玛丽按照自己的假想立即付诸行动。把理化学校采集的矿物加工做成各种标本，然后用静电计一一进行检查。皮埃尔很赞成，并帮助玛丽从矿物中挑选硬的，容易碎的，奇形怪状的矿脉碎片。
玛丽知道，检查的结果应该是：不含铀或钍的标本，肯定不具有放射性；而含铀或钍的，一定有放射性。结果与预料是一致的。
于是，她对所能获得的矿物都进行了试验，并将具有放射性的区分出来。抛开那些不放射的矿物，专心研究其余的矿物。研究时她像着了魔似的废寝忘食。常常是皮埃尔把饭送到那又小又潮的实验室，她一边吃一边观察，整个身心都投入了研究中。在对一种矿石的测量时，她发现了一个十分惊奇的现象，有些矿物的放射性比纯铀或纯钍样品强二三倍。
玛丽感到奇怪，根据经验，这是不可能的，一定是试验中的样品出了差错。学者们对于出乎意料的现象的第一反应，常常是怀疑的。
玛丽毫不犹豫地作第二次、第三次试验，这种放射性强度仍然大得多。她对此迷惑不解。过去，她一直认为矿物中的放射性元索和其它许多非放射性元素是混在一起的。因此，矿物的放射性强度应当比纯放射性元素小。玛丽心想，是不是精密仪器受潮湿干扰出了差错，于是，她不厌其烦地用同样的矿物，重复测量了10次、20次，而所得的结果仍然相同：矿物的放射性强度比纯放射性元素化合物的放射强度大。
玛丽细心地一次又一次地用静电计反复测量，把样品重复称准，将仪器上的读数准确无误地记录下来。最后，她断定这个反常结果不可能是因工作中的差错引起的。这不可能是由已知矿物中所含的铀和钍产生的，因为她对已知元素进行试验后排除了这种可能，她确信没有一个已知元素会引起这种极强的放射性现象。那么这种放射性是由什么物质发出的呢？
玛丽放下手中的仪器，蹲在堆放在这潮湿玻璃屋的矿物旁，抬起那双充满血丝的灰色眼睛，静静地注视着那令人迷惑、令人惊奇、令人捉摸不透的三种矿物——乌黑易碎的沥青铀矿、绿色闪亮的辉铜矿和黄色的铀云母矿晶体。隐藏在这其中的秘密是什么呢？她把试验的情景一遍遍地在大脑中过滤，翻开她那麻麻密密的记录本，反复推敲，反复思考。玛丽得出了一个在科学上有重大突破的结论：这些矿物中，肯定隐藏着某些未知的新元素，这种未知元素的放射性肯定比铀和钍的放射性强。这是还不知道的一种化学元素，一种新物质。
一种新物质！这是一个诱人的假定，到目前，它仍是一个假定而已。不少化学家已经对这类矿物进行过分析和探索而并未发现什么，而玛丽却从中发现了奇迹，可以推断，这种新物质一定存在，但含量是极其微小的。
玛丽站在仪器前，没有激动，没有喜悦。科学研究是极为精细的，成功要经过许多意想不到的艰难和曲折，不可能一蹴而就，它的成功和胜利必须要付出极大的努力和代价，以至付出生命。
晚上，玛丽认真地向皮埃尔讲述自己的发现和设想。皮埃尔一直关注着玛丽的研究，并提出过不少有价值的忠告和建议，他也被妻子所取得的惊人成果及其远大前景所吸引。其实，妻子的这种假说已经在他心里成立了。皮埃尔知道，要从这些物质中寻找到玛丽的假说和新物质，是一个庞大而复杂的工程，是一项艰巨而遥遥无期的工作，但是前景辉煌，意义深远。这位伟大而有远见的学者决定中止自己对晶体的研究来协助玛丽。
玛丽喜出望外，这真是雪中送炭。在她面临大量工作而迫切需要合作者时，她的身边就出现了一个大物理学家，而且这个人就是她最崇拜的师长，最爱慕的终身伴侣，她的丈夫皮埃尔。3年前，魂牵梦绕的爱神已把他俩召在一起，让他们携手共进，攀登科学高峰。那是一种神秘的征兆，一种伟大的预见。上帝，真是神明。后来，玛丽在谈到他们的结合时写道：“在我们结合的时候，就感到他是我梦寐以求的人。他是世上最好的丈夫，谁也不能梦想找到比他更好的丈夫，这真是上帝的恩典。”
现在，玛丽不再是孤军作战，在那间简陋的工作室里，有两个天才的大脑，两双眼睛四只手共同思考和工作。这对玛丽来说，岂止是增加一半的力量，而是增加无可比拟的力量。皮埃尔不仅是她深深爱着的丈夫，而且是一个难得的合作伙伴，是她的精神力量和希望所在，有了皮埃尔的参与，玛丽更加信心十足，勇气倍增。
他们俩密切配合，希望能尽快从玛丽所试验过的矿物中找出那隐藏着的新元素。经俩人研究后决定，应集中力量在3个强放射性矿物中选择一个进行试验，他们选择了沥青铀矿，因为它的放射性强度是纯铀的4倍，即使从其中分离出铀以后也仍然如此！他们估计要寻找的新元素可能只占这一矿物的百分之一。在他们看来，百分之一的含量已十分微小。可那时他们未曾料到，所要寻找的新元素含量竟不到沥青铀矿的百万分之一。与他们当时估计的距离多大啊！如果当时知道此项工作的难度有如此之大，又会出现何种情况呢？那么，至少他们心理上的准备工作要充分一些。
他们开始耐心而漫长的探索，并制定了分析沥青铀矿的新方法。他们已知的新元素能发出射线，于是，惟一跟踪的就是射线。沥青铀矿是由许许多多元素组成的，他们决定从中除去其他部分，直到最后剩下新元素为止。
他们要把沥青铀矿中所含非常小量的铝、银、铜、钡、镍、铋和钴等元素一个个地分离出来，然后逐一测量每一种元素的放射性，连续淘汰几次之后，他们渐渐能够看出那种“反常的”放射性是隐藏在这种矿石的某几部分中，这样就找出了那个仍具有放射性的部分就是新元素的藏身之处。他们的工作愈向前，探索的范围就愈小，他们运用的是警察抓罪犯，包围圈越缩越小的方法。
