В сырой и холодной мастерской, служившей складом и машинным залом, Кюри начала свои исследования. Тщательное изучение разнообразных материалов подтверждало правоту Беккереля, считавшего, что чистый уран обладает большей радиоактивностью, чем любое его соединение. И хотя об этом говорили результаты сотен опытов, супруги подвергали исследованиям все новые и новые вещества. Ученые обратили внимание на то, что два урановых минерала — хальколит и смоляная руда Богемии — гораздо радиоактивнее, чем уран и торий. Вывод напрашивался сам собой: в них содержится неизвестный химический элемент (возможно, и не один) с еще более высокой степенью радиоактивности. Чтобы найти новое вещество, Пьер Кюри оставил все исследования, над которыми работал ранее, и присоединился к жене. В июне 1898 г. супруги Кюри сообщили о существовании нового радиоэлемента, предложив назвать его «полонием» (в честь родины Марии), а в декабре того же года заявили об открытии радия, который назвали так за неиссякаемую способность к излучению («радиус» в переводе с латыни — луч).
Однако ученые не обольщались насчет относительно быстрого успеха, так как основная работа была впереди: чтобы доказать всему миру правильность своих предположений, необходимо было выделить эти химические элементы, определить их атомный вес. Здесь Кюри столкнулись с колоссальной проблемой: даже в наиболее радиоактивных продуктах присутствовали лишь следы новых элементов, а это значило, что для их выделения придется обработать тонны сырья. Они знали, какими методами можно было добиться желаемых результатов, но исследования требовали больших материальных затрат, кроме того, необходим был персонал и соответствующее помещение, а ничего этого у Кюри не было. Быть может, кто-нибудь другой на их месте и опустил бы руки, но у супругов и в мыслях не было останавливаться. Они обратились к одному из австрийских физиков с просьбой помочь им приобрести по доступной цене отходы урановой руды и параллельно с этим начали поиск подходящего помещения для предстоящей работы. Руководство Сорбонны отказало в помощи, и супруги поместили свою мастерскую по соседству с университетом — в старом заброшенном сарае с дощатыми стенами, асфальтом вместо пола и стеклянной крышей, протекавшей во время дождя. Впоследствии М. Кюри скажет, что именно в этих убогих «хоромах» «прошли лучшие и счастливейшие годы нашей жизни, всецело посвященные науке».
Пока ученые осваивали свои новые владения, пришли добрые вести из Австрии: по ходатайству Венской Академии наук австрийское правительство дало указание директору рудника отправить в Париж несколько тонн отходов урановой руды. Вскоре заветные мешки с материалом были в «лаборатории». Первое время супруги совместно трудились над химическим выделением радия и полония. Однако постепенно они пришли к выводу, что целесообразно разделить обязанности. Мария продолжала обработку руды, чтобы получить чистые соли радия, а Пьер ставил опыты по уточнению свойств нового материала.
В сарае не было вытяжных шкафов, а при работе выделялись вредные газы, поэтому Марию чаще можно было видеть во дворе, окруженную клубами дыма. Зимой же и в непогоду она трудилась в сарае при открытых окнах. «Мне приходилось обрабатывать в день до двадцати килограммов исходного вещества, — вспоминала Кюри, — и в результате весь наш сарай был заставлен большими сосудами с осадками и растворами: это был изнурительный труд — переносить мешки, сосуды, переливать жидкости и часами перемешивать железным прутом кипящую массу в чугунном котле». Однако, несмотря на тяжелые условия работы, ученые чувствовали себя счастливыми и жили поглощенные одной заботой, словно зачарованные. В 1902 г., спустя четыре долгих года с того дня, как супруги Кюри объявили о вероятном существовании радия, им удалось выделить один дециграмм этого элемента, тем самым получив его официальное признание.
Ученые мечтали о новой лаборатории, где смогли бы продолжить знакомство со своим детищем, но судьба не торопилась воплотить их мечту в жизнь. Однако даже в условиях, которые оставляли желать лучшего, они узнавали все новые и новые подробности о радии. Оказалось, например, что он испускает не только лучи: каждый грамм этого