Пьер Кюри изобрел ионизационную камеру, предназначенную для обнаружения и измерения радиоактивности во время опытов, которые проводила его жена. На иллюстрации показаны два варианта прибора, обладавшего высокой чувствительностью. В камере имелись позитивно и отрицательно заряженные пластины, соединенные электрометром (предназначенным для измерения электрического тока). При помещении в камеру образца из радиоактивного материала молекулы воздуха разбивались на пары положительных и отрицательных ионов как носителей электрического тока. Отрицательные ионы перемещались к аноду, а положительные - к катоду, в результате возникал ток, который Кюри измеряли. Сила тока прямо зависела от уровня радиации..
Изучая лучи, открытые Кюри, он в 1899 г. установил, что существует два типа этих лучей. Первый из них проявлял себя как выброс высокой энергии, который можно экранировать и поглощать, - это явление получило название альфа-радиации; излучение второго типа, обладавшее более высокими проникающими свойствами, Резерфорд назвал бета-радиацией. Год спустя, в 1900 г., французским исследователем Полем Виларом (Paul Villard) была открыта еще более жесткая радиация - гамма-лучи. Изучая радиоактивный газ, испускаемый торием, Резерфорду и его помощнику Фредерику Содди удалось количественно описать распад радиоактивных материалов, а измеряя интервал времени, в течение которого происходит распад половины массы вещества, определили то, что теперь называют «периодом полураспада» радиоактивных элементов и изотопов.
По мере раскрытия секретов атома все очевидней становилась концепция, что атом потенциально способен выделять огромную энергию. Работы Кюри показали, что радий является источником теплового излучения, и посетители лаборатории Марии Кюри могли наглядно убедиться в этом, увидев следы ожогов на руках исследователя. В 1905 г. немецкий физик Альберт Эйнштейн, развивая специальную теорию относительности, доказал эквивалентность массы и энергии и вывел ныне знаменитую формулу: Е = тс2. Для постижения теории Эйнштейна и доказательства ее адекватности понадобилось немало лет, но из нее неопровержимо следовало, что атом обладает громадным энергетическим потенциалом. Формула Эйнштейна в дальнейшем, при разработке атомной бомбы, будет использована для подсчета энергии, заключенной в ядре атома, которая, соответственно, могла быть высвобождена в процессе ядерной реакции.