德国物理学家伦琴于1895年发现了X射线,1896年,法国科学家柏克勒尔发现了含铀物质的自发放射。居里夫妇决心探索这其中的秘密,他们选择铀射线为科研项目,以发现铀沥青矿里所含有的强烈放射性的新元素。他们首先发现了一种新的放射性元素,为了纪念祖国波兰,居里夫人把它命名为钋;之后了们又发现了放射性更强的镭,并决心把镭提炼出来。由于买不起含镭的铀矿石,他们只好利用廉价的铀沥青残渣,借一间不蔽风雨的厂棚作实验室。冒着酷暑严寒,使用极其简单的工具,忍受着刺鼻的气味,经过54个月的辛勤努力,终于从几十吨铀沥青残渣中提炼出0.12克氯化镭,并精确地测定镭的原子量为225,放射性比铀强约200万倍。1903年,居里夫人获得博士学位。同年,因对放射现象研究作出突出贡献,居里夫妇被授予诺贝尔物理学奖。自从放射性元素特别是镭被发现后,放射学和粒子物理学由此诞生。
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