这一决定充分说明，居里夫人现在虽然已经是一个法国人了，而且正在崭露头角，有望成为一名优秀的物理学家，但她并没有背弃她青年时期的志向和热情，没有忘记波兰人仍然在俄罗斯的奴役下痛苦地生活着。她不仅建议把新元素取名为钋，而且还把他们合作的第一篇论文在法国还没有发表之前，就寄一份给波兰的表兄勃古斯基。我们一定还记得，玛丽正是在勃古斯基领导下的实验室里迷恋上自然科学和实验的。后来，他们的论文差不多同时在法国和波兰发表。她的这一行动，想必一定会使斗争中的波兰人民大受鼓舞，使他们在苦难中看到了光明的未来！
在他们的第一篇文章中，他们写道：
有些含铀和钋的矿石（沥青铀矿、铜铀云母、非晶铀矿等）放射贝克勒尔射线的性质很强……如果有些矿石的放射性比纯粹的铀和钋还强，那就可能含有一种比上述两种金属还强的物质。
我们想尽办法分离存在于沥青铀矿中的这种物质……在不同的过程中，越到后来产生的放射性越强。最后，我们得到的是一种放射性比铀强400倍的物质。
沥青铀矿是一种成分复杂的矿石，它以铀为主，另外则含有多种其他元素的杂质，包括银、铜、铋、钡、锶和钴等金属的化合物，这些杂质中究竟哪一种成分含有放射性呢？这只能靠化学方法分离后，再用静电计比较其游离电流的大小才能鉴别。这样，他们一边用物理仪器测试，一边进行化学分析，结果发现含铋的成分显示出强烈的放射性，其强度比同样质量的铀强400倍！据此，他们在论文中继续写道：
我们研究了已知的元素，看是否有放射性物质；我们几乎检查了所有元素的化合物……在进行化学研究时，我们密切注意观察在工作的各个阶段分离出来的物质的放射性情况。分离出来的每一种物质都放在电容器的一个板上，然后用静电计和压电石英仪器测量空气的导电率。
最后只剩下铋的放射性。因此，我们认为从沥青铀矿提炼出的物质中有一种尚未被发现的金属，通过分析，发现它的化学性质与铋接近。如果证实这种元素确实存在，我们建议用我们两人中一人的祖国来命名，称它为钋。
1898年7月18日，他们把这一发现提交法兰西科学院，由李普曼宣读。但是，科学院不予承认，这主要是人们的保守思想在作怪。居里夫妇认为，用放射性方法检测、寻找新的元素是一种很有希望、很有效的化学分析方法，他们认为这种方法比光谱学分析方法更灵敏。但是，由于人们对放射性所知不多，因而不大相信可以用放射性方法来寻找、确定新的元素，仍然认为只有用元素的特征光谱才是确定新元素惟一可行的方法。科学院也拒绝把放射性方法作为识别元素的依据。除此之外，科学院还认为从化学角度来看，钋的化学特性和铋的十分相近，未必是一种新的元素。直到几年以后，居里夫妇成功地提炼出纯净的钋盐，并得到了钋的特征光谱后，科学界才承认了钋的存在。
找到了钋元素以后（虽然科学院暂时没有承认），他们两人决定休假一次，作为对艰苦工作的报偿。他们乘火车去了法国南部奥弗涅，到大山和森林中呼吸新鲜空气。在实验室里呼吸了几个月各种化学药品放出的毒气后，呼吸到沁人心肺的空气，真是一种高级享受。他们整天漫步在田野、森林、山丘之中，尽情地在大自然的怀抱中体验生命和大自然的美，让他们内心的和谐与大自然神奇的和谐发生共鸣。当然，在流连于野外时，他们并没有忘记讨论新元素钋和另外一种亟待他们去发现的新的放射性元素。
9月份，他们又回到那间小小的实验室，以新的热情急不可待地投入到继续寻找新元素的工作中。但这时发生了一件让玛丽感到伤心难过的事情。她的姐姐布罗妮娅和德卢斯基大夫决定回波兰去，在波兰南部喀尔巴际山麓的一个地方开办一所肺结核病疗养院。他们和玛丽一样，时刻不能忘怀自己的祖国，因此决定回去为改善波兰人民的生活贡献自己的一份力量。玛丽虽然感到难分难舍，但心中仍然为布罗妮娅他们的选择而感到骄傲。
1898年12月2日，玛丽在给布罗妮娅的信中写道：
你想像不到你给我留下的空虚之感。你们两个人一走，除了我的丈夫和小孩以外，我对于巴黎一无留恋；而且除了我们的住房和我们工作的学校之外，现在我似乎觉得巴黎已经不存在了……这时，居里夫妇正在为寻找另一种放射性新元素而殚精竭虑，除此之外，居里夫人还得非常用心地照料女儿。他们很穷，收入不高，得精打细算才能让一家3口人正常地生活下去。她在一本食谱上写道：
我用8磅果子和等量的冰糖，煮沸10分钟，然后用细筛滤过，这样可以得到14罐很好的果冻，不透明，可是凝结得很好。
对于女儿的成长，年轻的妈妈也细心地做了许多记录。例如：
10月17日：伊伦娜已经学会走路，她不再爬了。
1899年1月5日：伊伦娜有15颗牙了！
也正是在这期间，居里夫妇寻找第二个新的放射性元素又获得了成功。
1898年12月6日法国的《论文汇编》上发表了他们的第二篇文章《论沥青铀矿中含有一种放射性很强的新物质》。在论文中他们写道：
在研究过程中，我们又发现了第二种放射性非常强的物质，其化学性质与第一种（即钋）完全不同。例如，钋在氨的作用下完全沉淀，而新发现的物质和钡的化学性质很相似，它不会在氨的作用下沉淀。用硫化氢、硫化铵或氨都无法使之沉淀。而且像钡一样，其氯化物溶于水，却不溶于浓盐酸和酒精。由它可得到钡的光谱，那是很好认的。但我们相信，这种物质尽管绝大部分由钡组成，但必定有一种产生放射性的新元素，其化学性质极其接近于钡。
……我们取得了这种物质的氯化合物，它们的放射性要比类似的铀化合物强900倍。
德马尔赛对我们的新物质进行了光谱分析，发现了一条光谱线（3814．8埃），这条光谱线不属于任何已知的元素。这条线的强度随着含这种物质较多的氯化合物放射性的增加而增加……接着，居里夫妇有信心地写道：
种种理由使我们相信，新的放射性物质中有一种新的元素，我们建议将它命名为镭。
他们在文章中还给出明确的实验对照：钋和镭的放射性比铀和钍大得多。底版在钋和镭的作用下30秒即可得到极清晰的影像，而如果用铀和钍就要几小时才能得到同样的结果。
镭的发现为科学家提供了比铀强几万倍的射线源，所以使放射线的研究突然变得十分活跃起来，这从有关放射线论文的增加即可看到这一变化。按照德国文摘杂志《物理学进展》的统计，其增加情况如下：1896年7篇，1897年7篇，1899年18篇，1900年39篇。而且，1899年法国已获得工业处理镭原料的成功；到1900年，德国已制造出含镭的钡化物产品，在商业领域流通。英国著名科学家卢瑟福也在烟草商巨富麦克唐纳的资助下，购买了新的强放射性物质，并展开了卓有成效的研究。
但人们对于居里夫妇的发现仍有很多非常谨慎的看法。这是很正常的事情，人们也有权利提出问题，而且正是因为人们提出了许多怀疑的问题，才使得放射性和钋、镭元素的进一步研究取得迅速进展。在科学界有一种很不好的现象，不少科学普及作品和某些科学史专著，总喜欢千篇一律地把反对者、怀疑者描述成“顽固不化的”、“阻碍科学前进的”势力，甚至连爱因斯坦因不同意量子力学的诠释也背上这种恶名。
其实，在科学研究中如果没有各种各样的反对者、怀疑者，科学是根本无法前进一步的。
对于新元素的发现，化学家更是素来十分谨慎的。按照一般的习惯，一种新元素只有在看见了它、接触了它、称量过它，用各种酸加以对比，把它放进了瓶子里，并确定了它的原子量后，化学家们才会相信它的存在。而现在没有一个人见过纯净的镭和钋，也不知道它们的原子量，因此抱怀疑态度的化学家不少；还有一些比较保守的化学家更明白地宣称：
“没有原子量，就没有镭和钋。把它们的原子量测出来了，放在瓶子里让我们看见它们的纯品，我们就相信，否则无法相信！”
物理学家们与化学家不同，他们关心的是放射性元素活动的规律（皮埃也是如此）。因为天然放射性违背了几个世纪以来学者们建立起来的物理规律，因此他们是有怀疑的；持谨慎、观望的态度的人也不少。有关放射性元素活动规律方面的研究，后来主要由卢瑟福和他的一批极有才华的学生们承担，而且不久就做出了辉煌的发现。居里夫妇在这方面也做过一些研究，但由于他们的失误，使得这方面的研究被卢瑟福大大领了先。这是后话，暂且不说。
为了平息各方面的怀疑乃至反对意见，对于居里夫妇来说，1899年的任务就是设法提炼出纯净的钋和镭，并精确测出它们的原子量。