Em 1896, Henri Becquerel incentivou-a a estudar as radiações emitidas pelos sais de urânio. Juntamente com o seu marido, Marie começou, então, a estudar os materiais que produziam estas radiações, procurando novos elementos que, segundo a hipótese que os dois defendiam, deveriam existir em determinados minérios como a pechblenda (mineral de cor negra).
Pechblenda
Em 1898 deduziram que haveria, com certeza, na pechblenda, algum componente que libertava mais energia que o urânio e em 26 de Dezembro desse ano, Marie Curie anunciava a descoberta dessa nova substância à Academia de Ciências de Paris.Após vários anos de trabalho Marie Curie e Pierre acabam por consegui isolar o polónio e o rádio existentes na pechblenda.Nunca patentearam o processo de obtenção desenvolvido. Os termos radioactivo e radioactividade foram inventados pelo casal para caracterizar a energia libertada espontaneamente por este novo elemento químico.Aos 30 anos Marie tinha já dois cursos superiores, um de Física e outro de Matemática, tendo terminado o doutoramento em 1903.
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