居里夫人细心地测试各种不同的化合物。在测量中，出现了一个十分意外的情况：在对铀和钍的混合物进行测量时，她观察到有些铀和钍的混合物的放射性辐射强度比其中铀和钍的含量所应发射的强度高出很多。经过反复考虑，她认为，这种反常现象只有一种合理的解释：就是那些矿石中必定含有少量还没有被发现的化学元素，同时这种元素是具有放射性的。皮埃尔•居里对这一大胆的设想表示赞同，同时，他也意识到这一研究的重要性，他毅然放下自己的研究课题，和居里夫人一起投入到寻找这种新元素的艰巨的化学分析工作中。