大學畢業後，在壹個實驗室裏，瑪麗遇到了才華橫溢的法國科學家布爾？居裏(1859 ~ 1906)。當時，Buel已經是壹位著名的物理學家，並擔任巴黎化學物理研究所的實驗室主任。在他們相遇的第壹個晚上，瑪麗和比爾圍繞著應時水晶進行了壹場有趣的科學對話。瑪麗後來回憶說:“我喜歡他從容不迫、深思熟慮的樣子。”我也喜歡他的單純，喜歡他認真又充滿活力的笑容。我們開始談論科學...不知不覺中，我們成了朋友。“布爾和瑪麗壹樣，對舒適的物質生活漠不關心，致力於科學實驗。Buel的提議是以真正科學的方式提出的。求婚者的第壹份禮物是壹本Buel自己寫的小冊子，題目是《論物理現象中的對稱性原理以及電場和磁場的對稱性原理》。在愛情面前顯得有些尷尬的布爾給瑪麗寫了壹封發自內心的信:“讓我們終生相守，為科學和人類謀福利。這項事業是多麽偉大啊！”壹個沒有甜言蜜語和恭維的求婚，激起了瑪麗的無限敬意。瑪麗接受了比爾的提議。
1895年7月26日，天高氣爽，陽光明媚。瑪麗和布爾在巴黎郊區索鎮的市政廳舉行了壹場“保持簡單”的婚禮，沒有牧師，沒有律師，甚至沒有婚戒。婚禮不同於傳統，蜜月更是壯觀。這對新婚夫婦各自騎著壹輛結實的自行車，在法國鄉村進行了壹次自行車蜜月旅行。婚後，夫妻倆開始壹起搞科研。後來，瑪麗的女兒伊芙？居裏在他傑出的傳記《居裏夫人》中說，他們是“兩顆心壹起跳動，兩個身體合二為壹，兩個天才的智力* * *共享同壹個思想”。
婚後，瑪麗接連生了兩個女兒，但她仍然沒有放棄自己的物理學博士學位，出版了壹本關於回火鋼磁化的專著，並獲得了壹項科研獎。在剩下的時間裏，她配合丈夫，協助他做實驗。醫生警告她註意左肺的結核性病變，並建議她去療養院休養。但是瑪麗堅持不去。她太專註於她的實驗室工作了。這時，她和比爾向亨利？貝克雷爾的實驗引起了人們的興趣。貝克雷爾是壹位傑出的法國物理學家。在檢查壹種稀有金屬——鈾鹽時，他發現它會發出壹種光，這種光可以明顯穿透不透明的物體。貝克雷爾將鈾的化合物放在覆蓋著黑紙的照相底片上，發現鈾的化合物已經透過黑紙在底片上留下了輻射痕跡，照相底片的顏色變成了黑色。他的觀察表明，這是壹種從固體物質內部發出的新型輻射，可以給驗電器放電。這是人類第壹次觀測到某種奇異光線的穿透力。這種輻射的性質和來源是壹個迷人的謎。這種能穿過不透明物質的神秘穿透力的本質是什麽？這種奇怪的能量從何而來？這些問題強烈地吸引了瑪麗和布爾？居裏和瑪麗決定研究鈾的輻射。這是發現和研究鐳的開始。這是壹條漫長而險峻的科學之路，讓這對夫婦付出了壹生的心血和代價，最終以最大的勇氣和非凡的想象力以及百折不撓的毅力達成了目標。
從研究開始，他們就遇到了各種各樣的困難。瑪麗唯壹能得到的實驗室是物理化學學院的壹個破舊的木棚。夏天，房間裏悶得像蒸籠壹樣；冬天，氣溫經常在零度以下。然而，終於有了科學實驗的地方，這個虛弱的肺病患者不顧壹切地探索著人類尚不知道的秘密。她用了Buel？居裏發明的精確測量電的方法很快被投入到研究工作中。首先，必須測量鈾射線的電離功率。她用極其簡單的工具檢驗了鈾的特性，發現這種金屬神秘的輻射現象不受光線、溫度和鈾化合物化學狀態的影響。她逐漸相信輻射現象來自原子的放射性能量。她想，也許鈾不是唯壹的放射性化學元素。為了測試輻射是否會發生在其他地方，她詳細檢查了每壹種已知的元素，包括元素狀態和化合物狀態，發現釷化合物也會像鈾壹樣發出射線。她開始用“放射性”這個術語來表示發出輻射的能量。
然後，瑪麗檢測了含有釷和鈾的礦石——瀝青鈾礦、黃銅礦和天然氧化鈾，並對它們進行了靜電測試。當測量它們的放射性時，她發現釷和鈾含量的放射性比預期的強得多。她逐壹測試了所有已知的化學元素，沒有發現有如此強放射性的元素。經過無數次的實驗，瑪麗得出了壹個驚人的結論:在這些礦物中有壹種強大的放射性物質。她斷定這種物質是壹種新元素。1898 4月12日，瑪麗在給科學院的報告中宣布，瀝青鈾礦中可能存在壹種新的強大放射性元素。瑪麗嗎？居裏夫人開創了原子時代。
這時，布爾暫時停止了對晶體的研究，開始和年輕的妻子壹起探索這種新元素。經過上千次實驗，他們發現這種正在探索的新元素含量非常少，只占瀝青鈾礦的百萬分之壹！這壹天，她興奮地去見姐姐。“妳知道，波洛尼亞，”她說，“那種我無法解釋的射線是壹種新的化學元素。就在那裏，我要抓住它！”
首先，居裏夫婦使用化學分析:酸和氫硫化合物被用來分離瀝青鈾礦中的所有元素。然後，快速準確地測量每個分離物的放射性。通過仔細分離，他們發現放射性只存在於礦石的某些部分，主要集中在瀝青鈾礦中兩個不同的化學分餾部分，壹個含鉍，另壹個含鋇。他們提出了壹個大膽的理論:必須有兩個新元素。1898年7月，他們宣布發現了其中壹種元素，與鉍具有相同的化學特征。出於對祖國的強烈熱愛，瑪麗將新發現的新元素命名為“釙”，使祖國“波蘭”的名字永遠銘刻在人們的記憶中。
釙的發現使瑪麗？居裏初步實現了自己的夢想，為祖國贏得了榮譽。很快，他們就鉆進了陰冷潮濕的實驗室，繼續探索科學的奧秘。聖誕節的第二天，他們宣布發現了另壹種新元素。他們稱之為“鐳”(意思是輻射)。
他們的偉大發現受到了廣泛的祝賀，但壹些科學家對此表示懷疑。他們說:“鐳和釙只存在於夫妻倆事先準備好的東西裏，是察覺不到的。”鐳在哪裏？給我們看看鐳！”面對質疑，居裏夫婦決心努力獲得純鐳和純釙。由於釙比鐳更不穩定，他們決定先分離鐳。這需要提煉巨量的原礦，而瀝青鈾礦是非常昂貴的礦，居裏夫婦根本買不起。如何解決這個問題？他們推斷，如果這種新元素存在於瀝青鈾礦中，但與鈾不同，那麽提取鈾後的殘留物中可能含有釙和鐳。那時候這種殘渣幾乎不值錢，只比運輸費多壹點點。
於是他們開始訂購成噸的“垃圾”——瀝青鈾礦渣。出乎他們意料的是，奧地利政府決定給他們壹噸礦渣，但要求他們自己支付運輸費，這正是他們想要的。用粗布袋裝著的大量礦渣被運到理化所的遺忘棚裏。從此，夫妻倆把“垃圾”鏟進了爐子。瑪麗站在爐邊，用幾乎和她身高壹樣長的鐵棒攪動著沸騰的原料。濃煙使她哭了。他們就像蒸汽輪機上的消防員。他們四年來壹直在堅定不移地鏟、鏟、煉，心中只有壹個念頭——從這種金屬的熊熊烈火中發現新元素的秘密。
瑪麗終於把經過提煉和濃縮的物品帶回了工棚，進行提煉，開始了放射性溶液的分餾和結晶。1902，即在瑪麗？居裏宣布鐳可能存在的四十五個月後，她終於從數噸瀝青鈾礦渣中提取出十分之壹的純鐳，只有壹茶匙尖。她計算出這種新元素的原子量是225。在那個難忘的夜晚，布爾和瑪麗來到黑暗的工作室，觀察微小玻璃容器中發光的粒子。“磷光般的藍色輪廓閃著微光”，居裏夫婦的臉“都轉向微弱的微光，神秘的輻射源，轉向鐳，轉向他們的鐳！”
關於這段時期，瑪麗後來說過這樣的話:“我們沒有錢，沒有實驗室，也沒有幫助。然而，就是在這個破舊的窩棚裏，我們度過了壹生中最美好、最幸福的歲月，我們把全部精力都投入到了鐳的研究中。”
然後，瑪麗從幾噸瀝青鈾礦渣中分離出幾毫克釙。但是沒有得到純釙。這證明釙是壹種被激光射線衰變的物質，她曾經用這樣壹個象征性的名字給這種不穩定的元素命名。她總是遺憾釙不如鐳重要。
鐳的發現奠定了放射學的基礎，促進了原子科學的發展。後來，鐳被用於醫學，造福人類。鐳在醫學上用於治療惡性腫瘤的用途為人所知後，壹些國家的科學家和技術人員計劃開發這種新元素。朋友們建議居裏夫婦為提煉鐳的過程申請專利。當時鐳的價格約為654.38美元+0.5萬美元壹克，能給他們帶來可觀的收入，但他們拒絕了。瑪麗說:“鐳不應該成為任何人致富的工具。鐳是壹種元素，它屬於全世界！”居裏夫婦自願向世界免費公布他們的研究成果，並沒有從他們的發現中“獲得物質利益”。因為鐳的發現和對放射學研究的巨大貢獻，居裏夫人兩次獲得諾貝爾物理學獎(1903年，1911年)，被譽為“鐳之母”。
居裏夫婦幾乎把他們所有的獎金都花在了他們打算再次做的實驗上。瑪麗甚至不買新帽子。他們想要的是壹棟可以做實驗的好房子。巴黎大學的院長寫信給布爾，告訴他文化部長提名他獲得法國榮譽勛章。在瑪麗的同意下，他回信說:“請代我感謝部長，告訴他我根本沒有獲得任何勛章的願望，但我迫切需要壹個實驗室。”後來，居裏成為巴黎大學的教授。同時，大學還提供了設備齊全的實驗室，居裏夫婦的終身願望得以實現。瑪麗曾說:“我最大的願望是在華沙建立壹個鐳研究所。”1925，她的夙願也實現了。
瑪麗在《布爾傳》中寫道:“不提高個人素質，就不能指望建設壹個更美好的世界。要實現這個目標，我們每個人都要朝著自己的最高發展方向努力；同時，在人類日常生活中承擔各自的責任。我們的主要義務是幫助那些我們認為會對他們非常有利的人。”瑪麗壹生致力於放射性物質的科學研究，直到生命的最後階段。壹天，當她從實驗室回到家時，她對自己說:“哦，我多累啊！”“第二天，她起不來了。醫生來看她，但他們不能診斷出她的問題。這有點像感冒、肺結核和惡性貧血，但這沒什麽。1934年7月4日，居裏夫人因鐳中毒引起的惡性貧血去世。多年的研究讓她付出了致命的代價。然而，她的傑出發現為人類做出了巨大貢獻，將永遠閃耀光芒。
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