阴天打乱了原来的解释
1896年，巴黎的贝克勒尔想试一件事：会在受光后发亮的物质，会不会也发出伦琴刚发现的那种穿透性射线？他把铀盐放在用黑纸包好的照相底片旁。黑纸挡住可见光，如果底片仍然感光，就有别的东西穿了过去。先让铀盐晒太阳，再显影，底片果然留下影像。起初，这很像铀盐把吸收的日光换一种方式放了出来。
接着，天气坏了。已经准备好的铀盐和底片留在暗处，没有按计划拿去晒。贝克勒尔还是把底片显了影，影像居然很强。原来的解释遇到了麻烦：这次没有新吸收的阳光，射线从哪里来？他继续换条件做实验，发射依然存在。发光材料通常需要光照、加热或通电，铀盐表现出的却是一种能够自发持续的现象。
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把看不见的射线变成电流
底片能让人看见结果，却不太适合精细比较。放了多久、包了什么材料、显影怎样操作，都可能影响黑度。射线还有另一种作用：它会让附近的空气更容易导电，带电物体便较快失去电荷。用今天的话说，射线把气体原子中的电子打出来，留下带电的碎片，也就是离子。加上电场，就能把这些电荷收集起来，形成很小的电流。
玛丽·居里用这种电学方法逐一比较样品。关键问题是，把铀变成另一种化合物，发射会不会跟着变？化学性质变了，放射性的强弱却仍主要跟样品里有多少铀有关。换了化合物，线索仍指向铀这种元素自身。钍也有类似表现。她把这种性质称为放射性，开始寻找还有哪些原子具有它。
比较样品还得把测量条件放稳。电流较大，可能是放射性物质更多，也可能只是放得更近，或途中少挡了一层材料。保持相同几何条件，化学比较才有意义。这样测出来的强弱，才能用来判断哪一份材料把放射性带走了。摄影中的“看起来更黑”，逐渐变成一种可以拿来指导下一步操作的数。
矿石比里面的铀更活跃
有些含铀矿石的放射性，竟比其中的铀应该贡献的还强。多出来的部分需要解释。居里夫妇猜想，矿石里混着一种尚未发现的物质，含量很少，发射却特别强。要找它，就把矿石做化学分离，再测每一份的放射性。哪一份仍然很强，就沿着哪一份继续分。电流读数给化学操作指了路。
这件事的困难在于，信号很强，物质却少得难以称量。一个强放射性的部分在化学上跟着铋走，另一个跟着钡走。1898年，居里夫妇先后公布了钋和镭；镭的工作还有贝蒙参与。随后不断浓集样品，再用光谱等方法辨认它们。放射性帮助人们在复杂矿石中找到目标，化学分离和独特的谱线又让新元素的身份逐步清楚。
原子里面还会发生什么
看上去安静的一小份物质，能够接连放出辐射。这让“原子是永远不变的小颗粒”变得难以维持。第一次发现铀射线时，人们还不知道原子核。后来才明白，一些原子核会自发转变，释放的能量由射线和产物带走。长寿命放射源在一场实验中看似强度不变，是因为这段时间里只有很小一部分原子核发生了变化。
把这条线索按时间排开，就能看见两种发现方式怎样接上：1896年，贝克勒尔辨认出自发发射；1898年，居里夫妇用放射性的强弱去寻找新元素。1903年物理奖表彰了这些贡献，皮埃尔到1905年才作诺奖演讲；玛丽1911年的化学奖则是另一项奖。意外显黑的底片打开了问题，能反复比较的测量让探索继续向前。