Это сообщение было воспринято как безусловное подтверждение теории Пуанкаре, но Беккерель интуитивно чувствовал какую-то недосказанность и продолжал свои исследования. Как-то раз он приготовил все для очередной солнечной экспозиции, но погода испортилась, и ученый отложил оборудование до лучших времен. Через пару дней Беккерель решил возобновить опыты, но предварительно он, руководствуясь смутным импульсом, решил проявить неиспользованные пластинки, проведшие некоторое время в темном шкафу вблизи солей урана. Каково же было его восторженное изумление, когда на проявленных фотопластинках четко выступили контуры образцов минералов!
Получалось, что данный минерал засвечивал фотопластинку некими совершенно невидимыми лучами, которые испускались без всякой внешней подсветки и к тому же легко проникали через непрозрачные экраны.
После длинной серии повторных опытов 2 марта 1896 года Беккерель решился сообщить о своем удивительном открытии на очередном заседании Парижской академии наук. Во множестве последующих экспериментов, где кроме Беккереля приняли участие и другие физико-химики, было открыто, что таинственные лучи могут испускать только различные соединения урана. Отсюда и возникло их название: урановые лучи, или излучение Беккереля. Кроме всего прочего излучение оказалось феноменально устойчивым и могло месяцами ионизировать воздух и разряжать заряженные лепестки электроскопа. Поздней осенью 1896 года Беккерель подвел первые итоги своих исследований и со всей определенностью констатировал, что излучательной способностью в разной мере обладают не только практически все урановые соединения, но и сам уран. Причем их излучательные свойства совершенно не зависят от химического и физического состояния урансодержащих препаратов.
Природу открытого им явления Беккерель долгое время относил к особой разновидности фосфоресценции, считая свойства урановых лучей во многом подобными световым волнам, поскольку и сам по себе уран «представляет первый пример металла, обнаруживающего свойство, подобное невидимой фосфоресценции».
Вскоре Беккерель и независимо от него Томсон с Резерфордом обнаружили и тщательно исследовали ионизирующее действие урановых лучей, резко повышающих электропроводность воздушной и газовой среды. Так был обнаружен важнейший метод исследования радиоактивности, причем в сообщении Беккереля, излагавшего результаты наблюдений разряда под действием урановых лучей, было очень важное указание о том, что активность урановых препаратов практически не менялась за весь годичный срок наблюдений.
В 1897 году к исследованиям Беккереля присоединились и другие исследователи, прежде всего супруги Пьер и Мария Кюри. Мария Склодовская-Кюри даже сделала радиоактивные явления главной темой своей докторской диссертации. А уже в апреле 1898 года была опубликована первая статья супругов Кюри по радиоактивности, где собственно и вводился данный термин, быстро завоевавший всеобщее признание.
Супруги Кюри превратили заброшенный сарай Парижской школы промышленной физики и химии в самую настоящую радиологическую лабораторию, проводя в ней титаническую работу по обогащению урановой руды. Это был очень опасный и изнурительный труд, хотя вначале исследователи только смутно догадывались о вредоносном воздействии радиоактивного излучения. В конечном итоге именно смертельная передозировка «урановых лучей Беккереля» и привела к кончине Марии Склодовской-Кюри вследствие рака крови.
Между тем в 1898 году физический раздел июльского выпуска докладов Парижской академии наук открывался статьей супругов Кюри «О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной руде». Там приводились методы химической сепарации радиоактивных соединений, без всякого преувеличения положившие начало всей современной радиохимии. Само «новое радиоактивное вещество» было названо полонием в честь родины Марии Кюри. Полоний оказался феноменально активным на то время, поскольку его излучающая способность более чем в четыре сотни раз превосходила активность урана. А в декабре того же года появилась новая работа супругов Кюри, озаглавленная «Об одном новом, сильно радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной руде». В ней рассказывалось об открытии нового, очень сильно радиоактивного вещества с химическими свойствами, напоминающими барий, а хлористое соединение нового элемента более чем в девятьсот раз превышало активность урана. В самом спектре загадочного соединения была обнаружена линия, не принадлежащая ни одному из известных веществ и отождествленная супругами Кюри с новым радиоактивным элементом, названным ими радием.