在不久以后的实验里，贝克勒尔发现自己的想法是不正确的。这一天，由于阴天没太阳，贝克勒尔也没法进行实验。所以，他就把晴天拍好，还没来得及冲洗的胶卷拿出来冲洗，没想到在冲洗完他却发现了一个奇怪现象：底片上晴天拍照的景物变得无踪无影了，只有一把根本没有摄进胶卷的钥匙清晰可见。这一发现使得贝克勒尔大为惊奇，因为这说明铀盐即使没有太阳光的照射，仍然能产生辐射。
为了更进一步地验证这一点，贝克勒尔又重新做了实验。他把黑纸包裹着的感光板和铀盐准备好，只是不再放在阳光下曝晒，而是藏在阴暗背光的壁橱里。这样过了几天，他发现壁橱里黑纸包里的感光板的感光程度和在阳光照射下的竟然丝毫不差。这下，贝克勒尔立刻意识到铀盐能够发射出有穿透黑纸能力的射线。
就这样，贝克勒尔虽然没有完成他预期的证实x射线是怎样产生的实验，但他还是意外发现了不同于x射线的铀盐的天然放射性。而这些又完全是在几个巧合下出现的，一个是他无意中选用的荧光物质恰好是含有铀的硫酸双氧铀钾；另一个是他又恰巧碰上了几个阴天。总之，这两个带有偶然性的巧合因素在贝克勒尔发现铀盐的天然放射性中起了关键作用。
另一方面，贝克勒尔的发现又引起了法国物理学家皮埃尔?居里和夫人玛丽?居里更大的兴趣。一次，当居里夫人为提炼纯铀而去检验一批沥青铀矿是否具有提纯价值的时候，她意外地注意到了这样一个更令人惊异的现象：她发现有几块铀矿石的放射性特别强，都超过了预计中纯铀本身的放射性。正是居里夫人的这种意外发现，让她意识到，在这些矿石里除了铀以外，肯定还有某种比钠放射性更强的未知元素。于是，通过不断地艰苦努力，终于发现钍、镭等元素的天然放射性。为此，在1903年居里夫妇和贝克勒尔一同获得了诺贝尔物理学奖金。
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