1903年6月25日，在经历了5年艰辛的探索之后，居里夫人终于获得了博士学位，成为欧洲第一位女博士。与此同时，居里夫人还获得英国皇家协会颁发的戴维奖章。
就在这一年，居里夫妇与贝克勒耳一起分享了诺贝尔物理学奖。但是，他们没有亲自去瑞典领奖，因为实验大大折损了居里夫人的健康，颁奖时，她的身体还没有完全恢复。
在提纯镭的过程中，放置在镭周围的任何物质本身都会变得具有放射性，正如前所说，镭的放射性可以杀死癌变的细胞，当然，它也可以杀死正常的细胞，居里夫妇在毫无防护措施的情况下工作了整整4年。居里夫人的体重下降了10千克，而比埃尔一直被风湿病所困扰，他的关节疼痛，手指颤抖，甚至握不牢小小的试管。他们常常感觉到疲惫不堪、精神不振。具有巨大放射能量的镭已开始要求它的发现者付出生命的代价了。1905年6月，居里夫妇到达斯德哥尔摩，比埃尔作了获奖致辞。
一时间，居里夫妇成了公众赞誉、记者追逐的焦点人物，他们的价值在法国受到重视。1904年，巴黎大学聘比埃尔为物理学教授，居里夫人成了巴黎大学为比埃尔专门设立的实验室主任。
就在这一年，居里夫妇又迎来了他们的第二个女儿伊芙。伊芙可爱活泼使居里夫妇在紧张的工作之余得以放松和愉悦。
1906年4月19日，这一天是居里夫人一生中最为锥心刺骨的时刻。就在这一天，比埃尔·居里因一场车祸永远地离开了妻子和两个不到10岁的孩子。
仅仅是在转瞬之间，比埃尔就死了，居里夫人失去了一个与她志同道合的朋友和伴侣，但她拒绝了给予她的抚恤金，她认为自己还是一个可以工作的人，她还要将她与比埃尔未竟的科学事业进行下去。比埃尔曾对她说过：“即使我不在了，你也应当继续工作。”
4月21日，为比埃尔举行了葬礼，居里夫人坚持将丈夫葬在了他们家族的墓地里，并且在他的墓穴旁边为自己留下了一个位置。
比埃尔走了，居里夫人继任了他在巴黎大学的教授一职。在独创了那么多的第一之后，居里夫人又成为了第一位站在这所欧洲闻名的学府——巴黎大学讲台上的女性。大街小巷，人们都在热切地谈论着这件新鲜事，共同期待着居里夫人的第一次授课。
1906年11月5日下午1时30分，玛丽·居里准时走上了讲台，蜂拥的人群挤满了那间教室，堵塞了理学院的走廊，有的甚至站在操场上。在这些人中，除了学生，还有许多知名人士和普通人，人们都静默着等待居里夫人说第一句话。
居里夫人沉着地面对听众，冷静地开始了她的第一堂课：“在观察近10年来物理学上的进步的时候，人们对于我们在电气和物质方面的思想进展表示惊异……”
居里夫人的讲座正是从比埃尔最后一次讲座结束的地方开始的。这是一位多么坚强而又伟大的女性啊！很多听众感动得热泪盈眶，那句看似冷冰冰的话语里隐藏了怎样深切的哀痛！
居里夫人的声音保持着一种持续的平静与清晰，在这个神圣的讲台上，她是一位真正的教授。
在忙碌的工作之余，居里夫人还把大部分精力放在教育子女上。居里夫人与琼·佩兰、保罗·郎之万等几位同事共同组织了一个学习班，每个人负责给孩子们教一定的科目。
结果证明了这种授课方法是非常有效的。这个小团体变成了培育偏重于科学方面的精英人物的学校，大部分孩子后来都在科学领域作出了重要贡献。这一阶段的学习，使居里夫人的大女儿伊伦娜为以后的科学研究奠定了良好的基础。
1910年，居里夫人与她的助手德比尔纳合作，经过艰辛而巨大的劳作，终于分离出了纯金属镭。1911年，居里夫人因此获得诺贝尔化学奖，成了第一位两次获此殊荣的人。
1912年，在巴黎大学和巴斯德（灭菌）研究中心的支持下，在比埃尔·居里路上建造了一所专门从事放射学和居里疗法的镭研究院。
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