1896'da Henri Becquerel, uranyum tuzlarının hiçbir dış etki olmadan, kendiliğinden görünmez ışınlar saçtığını fark etmişti. Kimse bu ışımanın kaynağını bilmiyordu. Polonya doğumlu, Paris'te çalışan Marie Curie (1867–1934) doktora konusu olarak bu tuhaf olguyu seçti — ve onu bir dipnottan çağ açan bir bilime dönüştürdü.

Marie, ışımanın şiddetini hassas biçimde ölçtü ve çarpıcı bir sonuca vardı: ışıma, maddenin kimyasal biçiminden ya da dış koşullardan bağımsızdı; yalnızca içindeki uranyum miktarına bağlıydı. Bu, ışımanın moleküllerden değil, atomun kendisinden geldiği anlamına geliyordu. Olguya "radyoaktivite" adını verdi. Dahası, bazı minerallerin saf uranyumdan çok daha güçlü ışıdığını görünce, içlerinde henüz bilinmeyen, çok daha etkin elementler olması gerektiğini öngördü.

Eşi Pierre ile birlikte, tonlarca pekblend cevherini ilkel bir hangarda, yıllarca elle işleyerek bu elementleri ayrıştırdılar. 1898'de iki yenisini duyurdular: memleketi Polonya'nın onuruna "polonyum" ve yoğun ışıması nedeniyle "radyum". Radyumu görünür miktarda saf olarak elde etmek yıllarını aldı.

Radyoaktivite, o güne dek bölünmez ve değişmez sanılan atomun içinde bir enerji kaynağı, bir iç yapı olduğunu gösterdi; Rutherford'un çekirdeği ve nükleer fiziğin tümü bu keşiften doğdu. Marie Curie iki kez Nobel kazanan (fizik ve kimya) ilk ve uzun süre tek kişi oldu. Işımanın tehlikesi henüz bilinmediğinden yıllarca korumasız çalıştı; ölümüne yol açan kansızlık büyük olasılıkla bu maruziyetin sonucudur. Defterleri bugün hâlâ radyoaktiftir.