Comment la découverte de Wilhelm impacte-t-elle la communauté scientifique     ?
La découverte des rayons X par Wilhelm Röntgen en 1895 éveille un grand intérêt dans la communauté scientifique et donne lieu à de nombreuses activités de recherche. En revanche, les rayons de Becquerel, découverts par Henri Becquerel, n'ont pas encore fait naître un tel enthousiasme. Marie Curie, qui cherche alors un sujet de thèse de doctorat, choisit de se consacrer à l'étude de ces rayonnements. Elle commence en 1897 ses travaux de thèse sur l'étude des rayonnements produits par l'uranium, à ce moment-là encore appelés rayons uraniques car on les croit spécifiques à cet élément jusqu'à ce qu'elle découvre la radioactivité du thorium, peu après Gerhard Carl Schmidt.

Elle s'attache à quantifier les capacités ionisantes des sels d'uranium, dans un atelier rudimentaire, mis à sa disposition par le directeur de l'École municipale de physique et de chimie industrielles. En décembre, elle élabore un protocole d'expérience, utilisant comme banc de mesure l'électromètre piézoélectrique élaboré par son mari Pierre Curie et son beau-frère Jacques Curie, instrumentation qui permet de mesurer avec une grande précision l'effet des rayonnements sur l'ionisation de l'air. De cette façon, Marie Curie examine de nombreux métaux, sels et minéraux contenant de l'uranium, qui lui sont fournis par Henri Moissan, Alexandre Léon Étard, Antoine Lacroix et Eugène Anatole Demarçay.

Elle montre ainsi que la pechblende et la chalcolite sont respectivement quatre et deux fois plus actives que l'uranium. L'activité mesurée s'avère également indépendante de l'état des matériaux étudiés, mais dépend de la proportion d'uranium qu'ils contiennent. L'analyse d'un échantillon de chalcolite artificielle permet de confirmer ces découvertes et Marie Curie en déduit que les « rayons de Becquerel » sont une propriété de l'atome et non une propriété chimique. Ses résultats sont présentés le 12 avril 1898 par Gabriel Lippmann à l'Académie des sciences.

Marie Curie obtient en 1898 le prix Gegner, de l'Académie des sciences, d'un montant de 4 000 francs, pour ses travaux sur les propriétés magnétiques des métaux. Elle obtiendra à nouveau ce prix à deux reprises, en 1900 et en 1902.

En 1898, Pierre laisse de côté ses travaux sur la piézoélectricité pour rejoindre son épouse sur son étude de la radioactivité. Leur but est d'isoler des roches radioactives les éléments à l’origine du rayonnement inconnu. Grâce à un financement inespéré, ils font venir de Joachimsthal, en Bohême, quelques tonnes de pechblende dans leur laboratoire de Paris. Le raffinage du minerai, procédé dangereux, exigeant la plus grande précision, est réalisé dans un hangar qui se trouve à côté de l’atelier, séparé uniquement par une cour. Ils découvrent effectivement deux nouveaux éléments. Le 18 juillet 1898, Marie Curie annonce la découverte d'un nouvel élément, le polonium, présent dans la substance raffinée, issue de la pechblende, qui est quatre cents fois plus radioactive que l'uranium. L'élément est nommé ainsi par l'Académie des sciences en référence à son pays d’origine, la Pologne.

Le 26 décembre 1898, avec Gustave Bémont qui les a rejoints, elle annonce la découverte du radium ; il aura fallu traiter plusieurs tonnes de pechblende pour obtenir moins d’un gramme de chlorure encore impur de cet élément (mêlé à du baryum). Ces extractions, faites à partir de tonnes de minerai, sont effectuées dans des conditions difficiles, dans des locaux dépourvus de tout chauffage ou confort. Le chimiste allemand Wilhelm Ostwald, visitant le lieu de travail de Pierre et Marie Curie, déclare : « Ce laboratoire tenait à la fois de l’étable et du hangar à pommes de terre. Si je n’y avais pas vu des appareils de chimie, j’aurais cru que l’on se moquait de moi ».

Le 26 octobre 1900, elle est nommée chargée des conférences de physique de 1re et 2e années à l’École normale supérieure d'enseignement secondaire des jeunes filles (Sèvres).

En juillet 1902, elle obtient un décigramme de chlorure de radium, qui lui permet d'identifier la position de cet élément dans le tableau de Mendeleïev. Elle soutient sa thèse de doctorat en sciences physiques, intitulée Recherches sur les substances radioactives, le 25 juin 1903, devant la faculté des sciences de l'université de Paris ; elle obtient la mention « très honorable ».

Le 10 décembre 1903, Marie Curie reçoit avec son mari Pierre Curie et Henri Becquerel, le prix Nobel de physique « en reconnaissance de leurs services rendus, par leur recherche commune sur le phénomène des radiations découvert par le professeur Henri Becquerel ». Pour des raisons de santé, Pierre et Marie Curie devront attendre près d'un an avant de pouvoir se déplacer à Stockholm et d'y chercher le prix.

Marie Curie est la première femme à recevoir un prix Nobel et les archives du comité Nobel montrent que la proposition transmise par l'Académie des sciences française ne contenait que les noms d'Henri Becquerel et de Pierre Curie : il aura fallu l'intervention de celui-ci, à la suite de l'indiscrétion d'un académicien suédois, pour que le nom de Marie soit ajouté.

Le couple devient célèbre et ces découvertes suscitent un engouement tant scientifique que public. La danseuse Loïe Fuller leur demande de l'aider à faire un costume phosphorescent au radium, ce qu'ils refusent, en lui en expliquant les raisons[réf. nécessaire]. La danseuse, qui deviendra leur amie, leur offre un spectacle à domicile, avant de lancer un nouveau spectacle sur le thème du radium.

Également en 1903, Marie Curie est la première femme lauréate de la médaille Davy. L’année suivante, elle reçoit la médaille Matteucci et donne naissance le 6 décembre à sa deuxième fille, Ève.


 Thèse de doctorat et découverte du radium 
La découverte de Wilhelm Röntgen fait naître un grand enthousiasme dans la communauté scientifique et provoque de nombreuses activités de recherche.