在今天称为捷克共和国的约赫姆塔尔（Joachimsthal）遍布泥炭的森林中，居里夫妇发现了一处废弃矿，里面是如黑泥一般的沥青铀矿，其中存在一种比铀更具放射性的新元素。居里夫妇开始着手蒸馏沼泽般的淤泥，以期待能“捕到”那个最纯状态的强劲放射源。在消耗了数吨沥青铀矿、400多吨洗涤用水以及数百桶蒸馏废料后，他们终于在1902年提炼出了0.1克的新元素。这是一种金属元素，位于元素周期表的远端。它在黑暗中自燃，发出幽幽的蓝光，同时释放出高强度的X射线。这种元素极其不稳定，是一种介于能量与物质之间奇特的嵌合体，也是可分解成能量的物质。居里夫人称这种新元素为“镭”，取自希腊文的“光”。

镭的巨大效能揭示了X射线出人意料的新特质：X射线不仅可以携带辐射能量穿透人体组织，更能够深入组织内部释放能量。伦琴能拍到妻子的手骨照片，是由于X射线的第一个性质：X射线穿透了肌肉与骨骼，在胶片上留下这些组织的阴影。而相比之下，玛丽·居里的手则受到了X射线第二种性质的痛苦影响：她为了获取更纯的放射能，日复一日地反复蒸馏，将沥青铀矿浓缩到百万分之一的体积，结果手掌上的皮肤开始磨损、发黑、脱皮，好像组织从里往外地被烧焦一般。皮埃尔只是将一瓶仅几毫克的镭放在口袋里，辐射就穿透了身上厚厚的尼龙背心，在他胸前留下了永久的伤疤。有人曾在公开的展会上用未加防护措施的激光机器表演魔术，结果辐射外漏，使他的嘴唇起泡肿胀，脸颊皮肤和指甲也开始脱落。镭最终灼伤了居里夫人的骨髓，导致她终生贫血。

虽然生物学家完全破解这些辐射效应的机理，还要花费数十年时间，但受到辐射损毁组织的范围——皮肤、嘴唇、血液、牙龈、指甲，早已向我们提供了重要线索：镭会腐蚀DNA。DNA是惰性分子，能够抵抗大多数化学反应，这一特点使它可保持遗传信息的稳定性。但X射线可以直接击碎DNA链，或产生化学毒素进而侵蚀DNA。面对这样的破坏，细胞通常会死亡，或者更常见的是中断分裂。因此，X射线优先杀灭体内分裂最旺盛的细胞，如皮肤、指甲、牙龈、血液这类组织细胞。

X射线选择性杀灭快速分裂细胞的能力，受到了人们，特别是癌症研究者的重视。就在伦琴发现X射线一年后的1896年，21岁的米埃尔·格拉比（Emil Grubbe）在芝加哥研读医学时突然灵光一闪，想到可用X射线来治疗癌症。格拉比富于冒险精神，且极具创造力；他曾在芝加哥的一家生产真空X射线管的工厂工作，制作过一个可用于实验的真空管雏形。在工厂，格拉比发现整日曝露在X射线下的工人们，皮肤和指甲总是一层一层地剥落，他自己的手也渐渐肿胀开裂。由此他很快就联想到细胞死亡与肿瘤的关系。