玛丽一锅一锅地提炼着这些谁也不要的东西，一吨残渣用完了，又去运来了许多。一次又一次的蒸浓、结晶，可是所得的非常少。他们当初所作的悲观估计只有含量为百分之一，其实实在是太过于乐观了，看来最多只有百万分之一。这种无休止的奋斗，使皮埃尔产生了暂停这项工作的念头。可是玛丽非常坚决，她把全部体力劳动都承担起来，到了晚上简直筋疲力尽。她独自一个人就是一座工厂，这使皮埃尔大为感动，也下决心干到底。这种枯燥的工作日继以月，月继以年。
从宣布镭存在的那天起，时间已过去三年零九个月了。他俩经过漫长的艰苦奋斗，终于从三十多吨残渣里，提炼出0.1克的镭，并且测定了它的原子量。人们可以想像，在这漫长的岁月里，有多少个艰苦劳动的白天，有多少个不可名状的焦心期待的黑夜。这需要有钢铁般的意志，还要有坚韧不拔的毅力。
那天晚上九点钟，玛丽坐在她四岁的小女儿的床边，一直等到这小女孩发出了均匀的鼾声。她站起身来，轻轻地走下楼去，手里拿着针线，坐在皮埃尔对面，缝着小女儿的衣服。可是她老是安不下心来，总记挂着刚刚提炼出来的镭。她对皮埃尔说：“我们到那儿去一会好不好？”
皮埃尔的心情和她一样，他们立刻穿上外衣，出了门，挽臂步行。谁也没有说话，默默地穿过街道，进入那个熟悉的院子。皮埃尔把钥匙插入锁孔，听到那扇板门转动时轧轧作响过几千次的声音。
在漆黑的木屋里，一个放在桌上的极小的瓶子里发出闪烁的、淡蓝的荧光。玛丽和皮埃尔没有点灯，她俩坐在木凳上，身体向前倾斜，久久地望着这神秘的微光。那就是人们一再要求他们拿出来看看的，新发现的放射性镭所发出来的。
他们在科学的道路上携手共进，攻克了一道又一道难关，终于在1902年从沥青矿渣中提炼出了现代物理化学中最宝贵的放射性元素——镭。从而揭开了原子时代的序幕，成为现代科学史上一项伟大发现。
居里夫妇的长女伊伦，从呱呱坠地起，她就得到了父母的爱抚。她的妈妈玛丽·居里，既是严谨的学者，又是慈爱、温存的母亲。玛丽即使在工作最忙的时候，也要挤出时间照料孩子。
当伊伦到了入学年龄时，玛丽·居里对她施行了一种不循惯例的教育。她认为小孩子在学校里太累了，儿童正是长身体、长知识的年龄，把她们整天关在空气污浊的教室里，消耗过多的精力是野蛮的。她对孩子教育的原则是：孩子要学得少些，但要学得好些。玛丽的这种想法得到了朋友们的支持和赞赏，一群有才华的学者都把自己的子女聚集在一起，实施这种新的教育方法。
当时包括伊伦在内共有十来个孩子，每天都去听一种课程，由特邀的老师讲授。这种教育方法既使孩子们兴奋，又使孩子们感到有趣。比如，第一天，孩子们听化学课，第二天，又听另一个教师的数学课。他们还学各种语言，自然科学，雕塑和绘画。最令人兴奋的是听玛丽·居里的物理课。
玛丽利用星期四下午给年幼的学生们讲初步的物理知识，她把书本上抽象而枯燥的概念变成了生动而有趣的语言。玛丽还把她对科学的热爱和严格的治学作风都传授给伊伦和其他孩子们。就这样，当伊伦还是一个几乎不会写不会读的孩子时，就接受了母亲和其他学者的教诲。可以说，伊伦从小就受到了第一流的科学教育。
伊伦所受的这种特殊教育一直继续了两年，直到玛丽·居里及其他孩子的父母实在忙得无暇顾及时，她才被送进一所学校。
在那个初春阴冷的日子里，居里的幸福家庭遭受了巨大的不幸。1906年4月19日，当伊伦还不满9周岁时，她的父亲皮埃尔·居里在巴黎街头不幸被马车辗死了。深深的悲痛笼罩着居里全家。玛丽失去了志同道合的亲密伴侣，伊伦和妹妹失去了敬爱的父亲。
年幼的伊伦是个懂事的孩子，她常常依偎在妈妈的怀抱里，安慰悲伤的母亲。父亲的不幸去世给小伊伦留下的印象太深了，她唯恐母亲再发生什么不幸。她常跟随母亲去实验室，依伴在母亲的身旁。也正是在这里，伊伦渐渐对物理及化学实验发生了浓厚的兴趣，长大后她成了母亲的助手。
约里奥是同伊伦一起在实验室里工作的同事。玛丽·居里虽然失去了忠实的伴侣皮埃尔，而现在又有了两个助手。
核及质子中子的发现
有“核子科学之父”尊称的卢瑟福，终生从事原子结构和放射性的研究。
古代哲学家认为，原子是不可分割的最小物质单元，后来人们又得悉原子内有电子存在。但是，电子在原子内属于何等地位，原子内部情形如何，一直到19世纪末，原子学说对此始终无法解答，更不能证明是否有单个原子存在。卢瑟福迈出了决定性的一步。
1899年，卢瑟福发现了镭的两种辐射。第一种辐射，不能贯穿比1/50毫米更厚的铝片，但能产生显著的电效应。第二种辐射，能贯穿约半毫米厚的铝片，然后强度减少一半，并且能穿过包装纸使照相底片感光。卢瑟福把前者命名为α（阿尔法）射线，后者命名为β（贝塔）射线。卢瑟福的这些发现以及后来在测定α射线的性质等方面的工作，大大地推进了贝克勒耳开始的关于放射性的研究。
1911年，卢瑟福完成了闻名的α粒子散射实验，证实了原子核的存在，建立了原子的核模型。人们对原子模型曾作过各种各样的猜测。卢瑟福老师汤姆生提出：球形的原子内部均匀地分布着阳电荷，带阴电的电子夹杂其中。这个原子模型在科学史上被称为“西瓜模型”，因为它像一个西瓜：整个西瓜分布着阳电荷，而瓜籽带阴电荷，所以对整个“西瓜”——原子而言——显现中性。
按照“西瓜模型”，如果用α粒子轰击原子，α粒子会容易地穿过这个原子，而不至于发生α粒子的散射现像。然而，卢瑟福和他的学生们做了多次实验，表明汤姆生的结论不符合事实。
当卢瑟福以高能量的α粒子流来轰击金属箔时，发现了一种奇妙的现像：大多数α粒子穿过金属箔后依然沿直线前进，但有少数α粒子偏离了原来的运行方向，还有个别的α粒子被射回来，即和原来的放射方向恰好相反。这种偏离现像称为α粒子的散射。那些少数的不依原来的放射方向前进的α粒子的行为，好比一个弹球打在一块硬石上，弹球被反射回来或被弹到别处一样。
同学们玩玻璃球时，会有这样的体验：玻璃球打玻璃球，其中之一必定会弹射到别的方向去，而玻璃打到小砂粒上，决不会弹射回来，因为玻璃球比砂粒大的多。同样，由于α粒子的质量要比电子的约大7000～8000倍，因此，电子是不可能将α粒子弹回的。
卢瑟福作了在各种金属薄膜下α粒子流的散射实验，计数了在不同方向上散射的粒子数。通过实验、观察和计算，一副崭新的原子图就出现在他的面前：原子具有很小的、坚硬的、很重的并且带正电的中心核。卢瑟福把这个核称之为“原子核”。
卢瑟福假定，环绕着核的大量电子是在电磁引力作用下旋转的。看起来，它多少类似于环绕着太阳运转、并以万有引力维系着运动轨道的行星系。因此，后来有人把卢瑟福的原子模型称为“小太阳系”。
原子具有核的结构这一物理学思想，对于当时的物理学家和化学家都是一个巨大的震动。核模型的建立对原子物理学的发展起了重大使用。虽然今天对原子结构已有更精确的认识，但人们还经常用这种模型作为原子结构的直观的粗线图，也就是我们在各种杂志报纸、宣传画上常常可以看到的作为科学技术象征的原子图像。因此，科学家们称卢瑟福是“近代原子物理学的真正奠基者”。
自从发现放射性物质以后，人们总是考虑以人工的方法使自然界中一些元素的原子核转变为另一元素的原子核。第一个实现这种思想的又正是卢瑟福。他在1919年用实验表明了这一点。
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，会从它里面打出一粒碎屑，这粒碎屑在涂着硫化锌的荧光屏上发出闪光。后来，科学家们又成功地把这种“星球相撞事件”拍摄成了立体照片。
研究了碎屑之后，知道氮原子核并吞了α粒子，变成了氢原子核（质子）和原子量不是16而是17的氧原子核，普通氧原子的原子量是16。于是，人们把一种元素转变成另外一种元素的研究初次成功了。
炼金家徒劳了多少世纪，妄想找到把铅和铜变成黄金的“哲人石”。要达到这个目的，那些炼金家不仅仅是知识不够，而且手里也没有这种能够打破原子的工具和能量。在炼金家炉子的烈焰里，原子核始终没有变化。即使现代的那种温度高达几千度的电炉也未必能够破坏它。可是现代炼金家——核科学家终于学会了转变元素。
卢瑟福以α粒子轰击氮核后，元素氮转变为氧的同位素氧-17，并放出一个质子。卢瑟福和查德威克还测定了质子的射程，他们发现从硼到钾的所有轻元素中，除碳和氧以外，都可以用α粒子轰击使它们产生嬗变并放出质子。此外，卢瑟福还曾预言中子和正电子的存在。从卢瑟福关于原子核的种种研究和发现，实际为原子能的利用起了先导作用。
卢瑟福否定了“原子是不可再分的”，“电是一种连续的、均匀的液体”，“原子永恒不变”的学说。他正确地指出：“看来很清楚，在如此微小的距离内，带电粒子间的普通的力学定律显然已经破产了。”既认定旧定律不适用于新领域，就需要努力探索新领域的新规律。卢瑟福坚信自己的信念“是建筑在坚固的事实的岩石之上的”。
卢瑟福在1920年的一次演讲中，有一个极为出色的预言，认为在原子的某个地方，可能存在着一个尚未被察觉到的中性粒子，而一经发现这种中性粒子，很可能比α粒子的用途要大得多，“它能自由地穿过物体，但却不能把它控制在一个密封的容器中。”
卢瑟福所预言的这种粒子就是后来所说的中子，它是12年后，查德威克在卡文迪许实验室里发现的。这是在原子能利用的历史上具有重大意义的事件。
又过了六年多，哈恩用中子使铀核发生了裂变。紧接着，玻尔、费米、约里奥、西拉德等分别实现了由中子引起的铀裂变的链式反应，从而为原子能的释放及利用找到了实施的途径。
卢瑟福在原子科学中的贡献，总结起来有下列几个方面：提出假设，原子内部存在着一个质量大、体积小、带正电荷的部分——原子核。
原子内部的结构像行星系一样，有一个处于原子中心的原子核，若干个绕核运转的电子。核带正电，电子带负电，核正电量与电子总负电量相等，所以原子显中性。
核和电子较原子小得多，如果把原子的直径放大到北京人民大会堂一般大，那么核或者电子也不过如黄豆一样大，由此可以想像到原子内部是何等的空旷啊！
核的质量较电子的大得多。核的质量可以是一个氧单位的一倍到二、三百倍；而电子的质量约是一个氧单位的1/184。所以可以认为，原子的质量主要集中在它的核上。
卢瑟福考虑到电子是原子里带负电的粒子，而原子是中性的，那么原子核必然是由带正电的粒子组成的。这粒子的特征是怎样的呢？他又想到氢原子是最轻的原子，那么氢原子核也许就是组成一切原子核的更小微粒，它带1个单位正电荷，质量是1个氧单位。卢瑟福把它叫做“质子”。这就是卢瑟福的质子假说。1919年，卢瑟福本人用速度是20000千米／秒的“子弹”——α粒子去轰击氮、氟、钾等元素的原子核，结果都发现有一种微粒产生，电量是1，质量是1，这样的微粒正就是质子，这就证明了卢瑟福自己的质子假说是正确的。
预言中子。卢瑟福考虑到原子核如果完全由质子组成，那么某种元素的原子核所带的正电荷，在数值上一定等于那种元素的原子量，因为元素的原子量，主要是由原子核决定的，核外电子的质量是微不足道的。但是事实并不是这样，元素的原子量总是比它的核所带的正电荷数大一倍或一倍以上，这说明原子核里除了质子之外，必然还有一种质量和质子相仿，但却不带电的粒子存在。所以在1920年，他提出了中子假说：原子核里存在一种“中子”微粒，它不带电，质量是一个氧单位。
尽管卢瑟福预言了中子的存在，但是，直到12年以后的1932年，英国物理学家查德威克才在卡文迪许实验室里发现了中子。这时卢瑟福已接替卡文迪许实验室退休的汤姆生的职务。
查德威克1891年出生在英国柴郡，曼彻斯特维多利亚大学毕业。中学时代并未显示出过人天赋。他沉默寡言，成绩平平，但坚持自己的信条：会作则必须做对，一丝不苟；不会做又没弄懂，决不下笔。因此他有时不能按期完成物理作业。而正是他这种不慕虚荣、实事求是、“驽马十驾，功在不舍”的精神，使他在科学研究事业中受益一生。