接着，她又仔细地研究铀的放射性。她发现，含铀多的物质放射性就强，含铀少的物质放射性就弱。她试了各种铀的化合物，包括金属铀，都证明了这一点。这就是说，可以根据放射性的强弱来测定出物质中铀的含量有多少。
但是，玛丽在应用这种方法来测定铀矿石中的铀含量的时候，出现了怪事，沥青铀矿和铜铀云母矿石的放射性比纯金属铀还要强得多。实验反复进行了20多次，一直是这样。难道是验电器出了毛病？可是用铀的化合物试验，又没有问题。这是怎么回事呢？
为了弄清楚这个问题，玛丽在实验室里用化学方法合成了铜铀云母，主要成分和天然的铜铀云母一样。但是，人工合成的铜铀云母的放射性只有天然的铜铀云母的18％。差别在哪里呢？唯一的差别就是天然的不够纯，有杂质。这多出来的放射性，想必是由杂质产生的。也就是说，在这些铀的矿物中存在着放射性更强的未知元素。
这是伟大发现的前夜，比埃尔·居里决心放下他自己从事的物理学研究，和玛丽一起去找寻这未知的新元素。
新元素会有什么样的化学性质呢？不知道。但是他们相信，这新元素一定有非常强的放射性。
他们决定从沥青铀矿中去寻找。矿石先溶解在酸里，然后通入硫化氢气体，于是生成了许多沉淀。在沉淀中应该有铅、铜、砷、铋，而铀、钍、钡等应该还在溶液里。那么新元素到底在溶液里，还是在沉淀里呢？
把沉淀和溶液分开，用验电器分别测量，结果是沉淀的放射性更强一些。他们把这部分沉淀又用酸溶解了，加入了新的化学试剂，把铅、铜和砷都分离出去，剩下了铋。这剩下的铋就有非常强的放射性。他们已经知道，铋是没有放射性的。这证明沥青铀矿石中含有一种化学性质和铋非常相似的新元素。新元素的放射性非常强，比铀要强许多倍。
1898年7月18日，在法国科学院宣读了居里夫妇提交的科学报告，题目是《沥青铀矿内所含的新放射性物质》。为了纪念玛丽的祖国波兰，他们提议把这种和铋的性质相似的新放射性元素叫做钋（Polonium，波兰的意思）。
居里夫妇不像一些粗心的人那样，把那些溶液丢掉。他们仔细地测量了溶液的放射性强度，结果发现，溶液的放射性强度比里面含有的铀和钍应有的强度还要大，看来还可能有另一种新元素在溶液里。他们继续努力工作。
5个月后，1898年12月26日，他们又到科学院宣布发现了一个新的放射性元素，化学性质和钡相似。这就是镭（Radium，放射线的意思）。镭的放射性极强，初次得到的和大量钡混在一起的镭，放射性已经比铀大900倍（纯镭的放射性要比铀大几百万倍）！
但是，要大家公认发现一种新元素，单靠强大的放射性是不行的，必需分离出纯的镭或是镭的化合物。
居里夫妇由奥地利搞来了8吨沥青铀矿渣。他们在理化学校的一间棚子里艰苦工作了45个月，最后，在1902年终于得到了0。1克纯氯化镭的白色晶体。
镭，这种新元素，谁也不怀疑它的存在了。这真是一种奇妙的元素，它不停地放出极强的射线。不仅如此，人们还发现镭的射线能治病，能治疗癌症。
消息传遍欧洲，传遍全世界。研究镭射线，不仅在自然科学家那里，也在医学界展开了。开始没有太多人注意的对放射性的研究，一下子在全世界形成了热潮。许多国家纷纷成立了镭学研究所来研究镭和其他放射性物质。有些国家还建立了工厂去提炼这极为宝贵的镭，以满足医疗和科学研究的需要。
贝克勒耳和居里夫妇一起，因为放射性的发现和研究，1903年得到科学界的最高荣誉——诺贝尔奖。
科学出现了“危机”
19世纪快要过去了。
在这一世纪中，物理学确立了物质不灭、能量守恒和转化等基本定律，建立了热力学定律、电磁场理论，等等。加上早已发现的牛顿力学三大定律，物理学家可以掌握天体运行和各种物质变化的规律，他们感到很满意了。
在这一世纪开始的时候，1803年，英国科学家道尔顿根据古代希腊哲学家的原子论提出了元素、原子学说。按照这个学说，元素是构成千变万化的宇宙万物的基石，而元素的最小微粒就是原子；同一元素的原子彼此完全一样，而不同元素的原子彼此又各不相同。
在宇宙间有多少种元素，或者说，有多少种原子呢？这是在道尔顿提出他的学说以后，人们急切想弄清楚的问题。在19世纪，科学家们千方百计到处去找寻新元素。空气中、水里、地球深处，各种土壤、岩石、矿床里，他们都去找了，甚至找到太阳上。他们的工夫没有白费，果然发现了一个又一个的新元素。到了19世纪末，人们已经知道了有79种元素。
不仅如此，通过对各种元素的物理和化学性质的研究，还发现了元素性质变化的规律，这就是1869年门捷列夫提出的元素周期律。连门捷列夫预言过的一些元素也先后被发现了几个，这些元素的物理、化学性质几乎同他预言的一样。人们认为物质世界的规律已经基本清楚了，剩下的工作仅仅是补足周期表上为数不多的空位了。
然而出乎意料之外，19世纪末的几项伟大的发现，又给人们提出来不少新的问题。
按照当时公认的理论，原子是既不能创造，也不能毁灭，又不能再分割的最最基本的物质粒子。那么，放电管中的“射线”是什么呢？汤姆逊用实验回答说：是电子，并且在各种元素的原子中都有电子。这样看来，原子就不是不可再分的了！也就是说，原子不是最最基本的物质粒子了！
放射性的发现就更使人迷惑了。铀、钍、镭等放射性元素会不停地放出强力的射线，这种射线是怎样产生的？是什么物质？尤其是居里夫妇发现的镭，就显得更加奇妙了，它不仅发出强力的射线，还能发出光来，甚至能使附近的空气的温度升高几度。难道物质能凭空产生吗？难道能量能凭空产生吗？物理学的基本定律是不是也出了问题？
新的发现提出了新的问题，而这些新的问题把一些科学家们难住了。前面提到过的法国的彭加勒院士就是其中的一位。他把一切都看得很简单，他曾经企图解释X射线的来源，但是他错了；接下来发现了放射性，就使他更加糊涂，没法解释了。他惊慌失措地说：物理学出现了新的危机了，镭的发现推翻了能量守恒原理，电子的发现推翻了质量守恒原理，一切物理学的基本定理通通垮台了。
大多数的科学家不同意这种悲观的论点。他们相信，在新发现的这些奇妙现象后面，隐藏着一个人们还不认识的物质世界，人们当然还不了解这个新的物质世界的规律。摆在大家面前的任务不是胡思乱想，而是通过严密的科学实验去逐步地揭露这未知世界的奥秘，去总结新的科学规律。
这新的世界就在原子里面。原子不是不可再分的了，对人类紧闭着的神秘的原子的大门，已经打开了一条缝。从这条缝里跑出来了电子，还有放射线。
人类进人20世纪以后，在许多科学家的共同努力下，终于打开了原子的大门。
（二）
放射线是什么？
前面已经讲了，贝克勒耳发现了放射线，居里夫妇又作出了新的贡献。放射线本身究竟是什么呢？这正是当时科学界最关注的大问题。下面我们来讲一下另一位伟大的物理学家卢瑟福的工作。
1895年，就在伦琴发现X射线的那一年，年轻的卢瑟福从新西兰远渡重洋来到英国，到有名的卡文迪许实验室学习和工作。汤姆逊热情地欢迎了他。
一开始，他研究刚发现的X射线。当贝克勒耳发现放射线以后，在汤姆逊的建议下，卢瑟福立即转而研究放射线。
卢瑟福把铀装在铅罐里，罐上只留一个小孔，铀的射线只能由小孔放出来，成为一小束。他用纸张、云母、玻璃、铝箔以及各种厚度的金属板去遮挡这束射线，结果发现铀的射线并不是由同一类物质组成的。其中有一类射线只要一张纸就能完全挡住，他把它叫做“软”射线；另一类射线则穿透性极强，几十厘米厚的铝板也不能完全挡住，他把它叫做“硬”射线。
正在这时候，居里夫妇发现了镭，并且用磁场来研究镭的射线。结果发现在磁场的作用下，射线分成两束。其中一束不被磁场偏转，仍然沿直线进行，就像X射线那样；另一束在磁场的作用下弯曲了，就像阴极射线一样。
用磁场研究射线，在卡文迪许实验室里可是拿手好戏，实验室主任汤姆逊在不久之前就是利用磁场、电场来研究阴极射线而发现电子的。居里夫妇的研究情况传到了英国，卢瑟福立刻用更强的磁场来研究铀（这时他手中还没有新发现的镭）的射线。
结果，铀的射线被分开了，不是两股，而是三股。新发现的一股略有弯曲，卢瑟福把它叫做α（阿耳法）射线；那一股弯曲得很厉害的叫做β（贝他）射线；不被磁场弯曲的那一股叫做γ（伽玛）射线。
卢瑟福分别研究了三种射线的穿透本领。结果是：
α射线的穿透本领最差，它在空气中最远只能走7厘米。一薄片云母，一张0。05毫米的铝箔，一张普通的纸都能把它挡住。
β射线的穿透本领比α射线强一些，能穿透几毫米厚的铝片。
γ射线的穿透本领极强，1。3厘米厚的铅板也只能使它的强度减弱一半。
这三种射线是什么物质呢？
居里用汤姆逊研究阴极射线的方法去测定了β射线，证明了β射线和阴极射线性质一样，是带阴电的电子流，只不过速度更快一些。
γ射线和X射线类似，都是波长非常短的电磁波。
α射线是什么呢？一时还不清楚。
由于α射线和β射线在磁场中弯曲的方向相反，显然α射线带的电荷和β射线正相反，α射线应该是带阳电（正电）荷的粒子流。
卢瑟福用了几年时间专心研究α射线，最后才证明α射线是失去两个电子的氦原子（氦离子）流。这段故事在下面再讲。
放射性“传染”
1899年，年轻的科学家欧文斯在卢瑟福指导下开始进行科学研究。
卢瑟福想，他自己已经研究过铀的放射性了，何不叫欧文斯研究一下钍的放射性呢！
欧文斯用钍在卢瑟福研究铀的仪器上做实验。一开始，卢瑟福没有来。几天以后，卢瑟福听了欧文斯的报告，来到了实验室。
师徒两人都戴上大口罩，还把实验室的门窗关得紧紧的。难道他们都伤风了吗？不是。
原来，欧文斯的实验一开始就不顺利。铀的放射性强度很稳定，而钍的放射性强度老是变来变去，实验室一开门，窗口吹来一阵风，甚至呼一口气，钍的放射性都会变。所以卢瑟福要亲自来观察这个怪现象。
因为气流会影响钍的放射性，所以他们关紧门窗，戴上口罩做实验。这时候，钍的放射性似乎是稳定的。欧文斯故意开了开门，卢瑟福看到仪器立刻显示出放射性的变化。门关好了，放射性又慢慢稳定下来。
卢瑟福轻轻地把钍由仪器中拿了出来，奇怪的是，仪器显示出仍然有放射性存在。吹上一口气，放射性又消失了。
看来，钍似乎有传染性，它把空气传染上了放射性。但是铀为什么没有传染性呢？
反复实验的结果，说明这种现象不是什么“传染性”，而是由于钍中放出来了一种气体。这种气体本身也有放射性，它不断放出α射线，卢瑟福把这种由钍放出来的放射性气体叫做“钍射气”。
说来也巧，发现钍射气的第二年，居里夫妇指导学生多恩研究镭，发现镭也会传染放射性。这就是说，镭也在放出一种放射性气体，这种气体当时叫做“镭射气”。
卢瑟福知道了这个消息十分兴奋，立刻又去研究镭射气。他收集了两种射气进行比较，发现镭射气的放射性很快就消失了，而钍射气的放射性可以维持几个星期。
镭射气是什么？放射性消失以后，镭射气又变成了什么？卢瑟福和他的另一位同事索地应用光谱研究了镭射气。他们发现，镭射气原来是一种新的气体元素，他们给它命名为氡。镭射气在不断消失，变成了固体物质而沉积在容器的表面，同时，它又不断地产生出另外一种气体——氦。
α射线
氡是放射α射线的，氡又会不断地消失变成氦，人们很自然地推测α射线可能就是氦。但是推测不等于事实，这要用实验来证明。
做这个实验，首先要抓住α射线，然后才能检验它是不是氦。为了这个目的，卢瑟福设计了一个非常巧妙的实验。
卢瑟福知道α射线可以穿透很薄的玻璃，厚的玻璃就穿不过了。他把放射α射线的物质，例如钋或氡，封在一个很薄的小玻璃管里；这个小玻璃管的壁非常薄，钋或氧放射的α射线可以穿过管壁跑出来。
他把这个管壁薄的装有钋或氡的小玻璃管装在一个管壁厚的大一些的玻璃管里，然后把大玻璃管抽成真空。
钋或氡不断地放射出α射线，α射线穿过薄玻璃管壁跑出来，但是碰到外层的厚玻璃管壁时就跑不出去了。α射线被抓住了！
几天以后，在两个玻璃管之间的夹层中已经捕捉到一定数量的α射线了。在厚玻璃管两端预先封好的电极上通上高压电，管中发出黄色的辉光，用光谱仪检验，真的是氦。
α射线原来就是氦，但是并不是普通的氦原子，因为α射线是带阳电荷的。卢瑟福进一步证明，α射线是带阳电荷的氦离子流。它们一粒粒地由放射性元素内部射出来，速度非常大。因此，人人常常把α射线叫做α粒子。
卢瑟福这个实验是1909年做的。
古代希腊哲学家认为物质的最小微粒是原子。“原子”这个词，在希腊文中就是不可再分的意思。道尔顿在1803年提出：元素是永恒不变的，元素的最小粒子就是不可再分的原子。才过了100多年，�