为了将不同元素分离开，居里夫妇将沥青铀矿装进几个大桶里，加入化学试剂及酸一起煮沸，再进行分离。这些沸腾的混合液需用一根沉重的铁棒不停地搅拌，而这混合溶液又是十分粘稠的。化学试剂在蒸发过程中逸出有毒的烟雾，因此，加热煮沸只能在户外的泥石地上进行，让这些烟雾随风飘走。不是学者不知道实验的艰辛，何况他们当时的实验场所是何等的简陋，设施粗糙得令人不敢想像。玛丽每天拿着那根笨重的铁棒几百次，几千次地搅拌，常常是一双手臂疼痛得无法抬举。更何况还有极费脑力的计算和研究。每天他们累得腰酸背疼。然而他们谁也不叫一声疼，坚持不懈，并肩奋斗。每分离出一种元素，就朝解开这个神秘之谜迈进了一步。
沥青铀矿终于斗不过居里夫妇坚韧不拔的意志，它的所有成份都被玛丽和皮埃尔分离出来了。奇迹出现了，实验的结果不是发现了一个放射性部分，而是发现了两个具有放射性的部分。玛丽和皮埃尔确切地认为，新的放射性元素不是一个，而是两个！一个元素隐藏在沥青铀矿中的含钡的部分中，另一个则躲在含铋的这部分里。此时，他们艰苦的工作出现了一线曙光。
有了成功的第一步，就证实了他们的假说是真的。他们毫不松懈地继续探寻。首先他们从含铋这部分中鉴定出新的元素。他们又进行若干次分离淘汰。于是包含新物质的物质越来越小，试管里终于剩下了仅有的一点溶液。试管里这点溶液经过试验，放射性是铀的400倍，其中含有铋和另外一种新元素。混合物中所含的新元素足够让玛丽和皮埃尔去探讨它的部分化学性质了。
1898年7月，胜利终于向他们绽开了笑容。玛丽和皮埃尔正式宣布发现了两种未知元素之一的一种新元素。
皮埃尔舒展眉头，深情地对玛丽说：“亲爱的，你给这个新元素起个名字吧！”
这个原叫斯可罗特夫斯基的波兰小姐面对丈夫热情诚恳的眼神，微笑着点点头，默默地踱到窗前，注视着远方，她的心已经飞到了当时在世界地图上消失了的祖国，她没有忘记生她育她的祖国，那里有她的父亲、哥哥、姐姐，还有那么多的亲人，有她童年的记忆。她青年时期报效祖国的热情，曾经希望用知识去推翻沙皇压迫的誓言历历在目。波兰虽已千疮百孔，倍受践踏。但那总是自己的祖国，自己的家呀。她要用她受压迫的祖国名字“波兰”来命名。她轻轻地拉着丈夫的手：“皮埃尔，我们叫它‘钋’行吗？”她的心里很激动，当波兰的侵略者听到这个新元素名字时，他们就会明白，波兰人民是永远征服不了的。
皮埃尔慎重地点点头，热烈地拥着妻子，他理解玛丽的一片爱国之心。
1898年7月，玛丽向科学院提交了《论沥青铀矿中所含的放射性新物质》的论文，它被立即在科学院的《论文汇编》中刊载。玛丽满含激情地在论文中写道：
“……我们相信自己从沥青铀矿中提取的这种新物质，含有一种尚未被人注意的金属。它的分解特性近似铋。我们证实这种新元素的确藏于沥青铀矿中，我们提议定名为钋，这个名字来源于我们之一的祖国的国名。”
当这篇极有价值的论文在巴黎发表之前，玛丽已把原稿寄回祖国一份，交给她以前作初步试验的工农业博物馆的实验室主任约瑟夫·柏古斯基。这篇文章差不多在巴黎发表的同时，华沙的一个叫做《斯维特罗》的画报月刊上也发表了。
长时期的埋头研究，玛丽已疏忽了对家庭的照料，这时她决定要给丈夫和孩子补偿一下。玛丽提着篮子，挽着丈夫的手臂，双双上街买了几篮果子煮好，收藏到果酱罐里，供冬天食用。
而皮埃尔却决定去休假一次，以此作为对妻子艰苦紧张生活的一次回报。皮埃尔在奥佛尼的奥户租了一所农家房屋。玛丽在娄蒙路实验室的毒气中过了许多日子，觉得这乡村的空气新鲜极了，这山这水这庄稼都是那样清爽，充满生机。他们带着女儿在这乡村野外尽情地放松。他们游满特、逛勒普、进克勒蒙、游多雷山。他们不知疲倦的爬山，兴致勃勃地看山洞、下河游泳。玛丽这几个月的艰辛和忙碌，全在与丈夫和孩子的郊游中得到了满足的补偿。
真是人各有志。奢侈豪华是一种享受，在玛丽和皮埃尔看来，他们更喜欢自然，更喜欢乡村，更喜欢田园牧歌式的生活。在那里，他们可以开怀地谈天谈地，但更多的是谈论“新金属”钋和另外尚待发现的一种新元素。这广阔宁静的乡村风光，给他们以智慧和信心。伊雷娜似懂非懂地听着父母的谈论。那幼小的心灵里灌满了钋、钍等元素名字。她觉得父母不是来旅游的，而是来讨论什么钋和钍的。小小的伊雷娜哪里知道，就是这些钋、钍元素什么的，将与她的一生紧紧地连在一起。
在他们度假回来投入工作时，一件使玛丽极为伤心的事扰乱了她的热情。她在巴黎的惟一亲人，最亲密的姐姐就要随丈夫离开巴黎，回到奥属波兰去住。他们决定在喀尔巴阡山科巴纳地方修建一个结核病疗养院。这是布罗妮雅的心愿，她要为改善波兰人民的生活贡献力量。姐妹俩依依不舍。布罗妮稚走了，玛丽感到一种前所未有的思念。想起与姐姐在巴黎相依为命的日子，玛丽就免不了惆怅莫名。
为了尽快摆脱思念之情，她埋头于研究工作。夜晚，一边作针线，为孩子缝制衣裙，一面与丈夫谈研究进展。十分忙碌，也很充实。她常在家庭记事本上记载着伊雷娜的成长过程：“伊雷娜会笑了”；“伊雷娜会用手势‘道谢了’”；“伊雷娜长了第三颗牙，第四颗牙”；“伊雷娜会走路了，她再也不在地上乱爬了；…‘伊雷娜有15颗牙了！”
这个温柔的妻子、年轻的母亲没有因艰苦的研究工作忘记自己的职责。
“钋”元素的问世之后的第五个月，玛丽和皮埃尔在那个又潮又小的实验室里又有了新的喜悦。他们循着射线一直跟踪它进入最后一道试管，藏在钡中的新元素出现了。这是玛丽和皮埃尔经过千辛万苦获得的光灿烂的第二个宝贝。
1898年12月，玛丽和皮埃尔在给科学院的报告中，十分有把握地宣布：在沥青铀矿中，有第二种放射性元素存在。在该月26日科学院的《论文汇编》中又增加了一篇有深远影响和重大价值的报告。
“……上述各种理由使我们相信，这种放射性的新物质里含有一种新元素，我们提议给它定名为镭。”
钋和镭两个新元素的问世揭开科学界的新纪元，展现出一副新画卷。令科学界神往，为世界所瞩目。
镭，拉丁文即“射线”的意思。经测定，这个元素的放射性是铀的900倍。
镭混合物和钋混合物一样，是不纯的。此时的玛丽和皮埃尔还无法确定它们的所有化学性质。具有顽强拼搏精神的玛丽是不会善罢甘休的。他们要在下步工作中获得一种镭多钡少的化合物。
这项工作的巨大和艰苦是可想而知的，横亘在他们面前的不仅仅是困难，而且可能是难以逾越的鸿沟。
因为钋和镭这两个元素的特性推翻了几世纪以来学者们相信的基本理论，这些概念已经动摇和基本推翻了已得的概念，并且与根深蒂固的物质成分的观念相反。索尔本大学以及巴黎科学界的物理学家们对皮埃尔和玛丽的工作极感兴趣，他们虽看到了它的发展前途，但是他们必须在得到决定性的结果之后才肯相信。
这时，各地科学家纷纷对皮埃尔和玛丽说：“只要我们能够看得见摸得着并称出他们的重量时，我们就会相信你们的元素存在。”
的确，这种神秘的，未被人们了解的放射性物质，虽然有了“镭”的名字，但仍然神秘莫测。它不像已经被发现的实实在在的物质那样，可以被人触摸，称重和看见。这些对科学家来说，更为重要，因为这才是物质存在的证明。
为了把钋和镭指给不相信的人看，为了向人类证实他们的“孩子”的存在，也为了使自己完全有把握，皮埃尔和玛丽又开始了进一步的研究工作。
镭物质的存在，这是肯定的。要获得肉眼看得见的纯镭，就要从大量的沥青铀矿中去提取。然而到哪里弄到这大量的沥青铀矿呢？摆在他们面前最严重的困难是资金的缺乏。沥青铀矿是一种昂贵的矿石，他们那有限的薪金全部用来买矿石也不过是杯水车薪。而他们又不愿向政府、科学协会或巴黎大学那里去申请经费。往往在求援和荣誉面前，他们就会显得局促和腼腆。
怎么办？只有依靠他们那灵巧的大脑和智力。他们分头翻阅资料，并四处打听，得知奥地利盛产沥青铀矿，是波希米亚的圣约阿希姆斯塔尔矿炼制的，主要是用于提取工业用的工艺玻璃用的铀盐。
皮埃尔和玛丽推测：既然镭和钋不存在铀中，那么它一定原封不动地留在残渣中。因此，在他们提取铀后的残渣中一定能找出钋和镭。他们已经得知，该厂把矿物里经过提炼之后的残渣全部作废品扔在邻近矿山松林里的一个大废渣堆中。矿工们认为这些废渣已毫无价值了，也许用极低廉的价格可以买进这些废弃的矿物，只要付运费就行了。这比用昂贵的价格买沥青铀矿要合算得多。
皮埃尔夫妇豁然开朗，并马上写信向维也纳询问，得到的结果令人欣喜。很快，他们就收到了一封装有官方硬信封的复信。信中说，只要皮埃尔夫妇肯付运费，几乎只花极少量的钱就能买到一吨沥青铀矿。而事实上，以后运来的矿渣除了运费，几乎没有付钱。
维也纳科学院的绪斯教授十分热心，极力向政府推介，并代表皮埃尔代办交涉。奥地利政府那个国有矿山的所有者，决定把一吨残渣惠赠两个声称需要它的学者使用，并声明，如果这两个怪人将来还需要更大量的这种材料，他们可以最优惠的条件出让。
尽管这笔运费不少，给当时的皮埃尔拮据的经济增加不少负担，但毕竟节省了一笔极大的原材料开支。
原材料解决了，卸下了他们一个沉重的包袱，但还有一块心病未能解决。要进行大量的沥青铀矿的提炼，就要有一个摆放矿渣的地方，还要有大大小小的溶液桶，锅炉。那个又潮又小的工作室是无论如何也搁置不下，找一间大一点的工作室已迫在眉睫。
夫妻俩使出浑身解数，满世界地找。然而，这对夫妇在社会活动能力方面远远不如在科学研究方面有成就。索尔本有无数大大小小的建筑群，无数空着作摆设的大大小小的实验室，可这对痴狂的学者就是弄不到一间迫切需要作研究的实验室。天地那么大，世界那么广，尽管居里夫妇磨破嘴皮跑断腿，都是徒劳无用。他们在求人时的笨嘴笨舌与他们在科学问题讨论上的伶牙俐齿形成了强大的反差。也许在他们心目中，科学是神圣的，人格是神圣的，是不能受到任何玷污的。
皮埃尔和玛丽一无所获地回到出发地，回到皮埃尔任教的理化学校，回到玛丽作初步试验的又潮又小的工作室。他们来回地踱着，思考着，沉默着，谁也不吭声，没有谁打破这份寂静。玛丽踱出工作室，来到对门的院子，她想放松一下过于紧张的神经。这时她忽然发现院子不远处有一个破旧的木板屋。她常在这里出出进进，却没有发现，真是踏破铁鞋无觅处啊！她好奇地紧走几步。一股霉腐气扑鼻而来，她捏了捏鼻子，继续往里走，发现这是一间长期没有人用的棚屋，玻璃屋顶残缺不全。地面只铺着一层沥青，几张破旧的桌子，一块残缺不全的黑板，一个生了锈的炉子。屋内潮乎乎、脏兮兮的，到处是灰尘，蛛网密布。虽然它是那么破旧，那么缺乏吸引力，但玛丽仍很高兴，正因为这是一间破烂不堪的屋子，就不会有人干涉他们，不会有人不准他们自由使用。
她怀着兴奋的心情一溜小跑，把这个新发现告诉皮埃尔。
“皮埃尔，我找到房子了，我找到了……”她气喘吁吁地说。
“找到房子了，在哪？我去看看。”皮埃尔半信半疑，希望能出现奇迹。
不一会，玛丽领着他来到屋子面前，皮埃尔一见，表情骤然严肃而冰冷。他在这所理化学校工作了多年，知道这是以前医学系用来作解剖室的。很久以来，人们认为这个地方连搁死尸都不合用，没有一个工人愿在这个地方工作。他当然没有把这些告诉玛丽，怕影响玛丽的情绪。但事实上皮埃尔也毫无能耐找到任何别的地方，他拍拍妻子的肩膀：“好的，不错，我去向校长报告一下。”
校长舒曾伯格一向待皮埃尔很优厚，他那复杂的面部表现出十分抱歉的表情，他为不能给皮埃尔提供较好的地方而遗憾，而这一对为科学而痴狂的学者已很为校长没有把他们撵到街上去而满意。
无论屋子多么简陋，条件多么差，环境多么恶劣，他们还是迫不及待地拿起清扫工具自己动手清扫收拾棚屋，换上几块玻璃，铲除周围的杂草，开通一条小路。从此，漫长而艰难的实验工作就在这个棚屋里进行了。
一个宁静的早晨，柔和的阳光洒在娄蒙路的理化学校，一辆像运煤的四轮马车停在了门前。忽然有人喊，“皮埃尔先生，你的矿渣运来了”。听到喊声，皮埃尔夫妇欢呼着跑了出来，玛丽连帽子也忘了戴，工作服也忘了脱。两匹高大膘肥的役马拉着装得满满的，沉重的棕色口袋，工人们正满头大汗地将这些沉重的口袋随便地卸在人行道上。玛丽迫不及待地解开一个麻袋，双手捧起一把夹杂着波西米亚松针的渴色矿渣，脸上堆满了激动和兴奋，“啊！我的宝贝，我的沥青铀矿终于运到了！”这就是她朝思暮想的沥青铀矿，急切等待的宝贝啊，她要找的镭和钋就藏在这其中。
玛丽留恋她的学生生活，那是在又冷又小的顶楼中的4年苦读，她获得了物理学士考试第一，数学学士考试第二，中等教育就业考试第一。虽然受着寒冷饥饿的双重压迫，加上繁重的学习任务，可那是她过得最充实、最幸福的阶段。她的姐夫卡西密尔·德卢斯基曾经形容她的学生生活是“我的姨妹一生中的英勇岁月”。那么这棚屋中的漫长4年可以说是玛丽和皮埃尔共同生活中的英勇时期。
早已被人忘却的娄蒙路棚屋，从现在开始，又恢复了它的功能，冒出了缕缕浓烟。它将为人类史上作出巨大的贡献，永远载入史册。
纤弱的玛丽，每天从事的是强壮男子汉也要叫苦的重体力劳动。她把大桶大桶的沥青铀矿倒进锅里煮沸，操起那根几乎与她一般高的沉重的铁棒长时间地、不断地在锅里搅拌着。人们随时可以看见她穿着满是尘污和酸迹的旧工作服，头发被风吹得又散又乱，周围的烟刺激着她的眼睛和咽喉，满嘴满脸都是黑色的尘垢。
这本该是粗壮男子干的活计，不应该落在一个学者身上，更不应该落在这位纤弱女子身上。她在记事本上写道：“我一次炼制20公斤材料，棚屋里放满了装有沉淀物和溶液的大瓶子。搬运容器、移注溶液，连续几小时的搅动熔化锅里沸腾着的溶液，累得我喘不过气来。”