Marie Curie ganhou dois Prêmios Nobel. O primeiro foi o Prêmio Nobel de Física em 1903, compartilhado com Pierre Curie e Henri Becquerel, por suas pesquisas sobre radioatividade. O segundo foi o Prêmio Nobel de Química em 1911, por suas descobertas dos elementos polônio e rádio, pelo isolamento do rádio e pelo estudo da natureza e compostos desse elemento.

Radioatividade é o processo pelo qual núcleos atômicos instáveis perdem energia emitindo radiação. O termo foi cunhado por Marie Curie para descrever a emissão espontânea de radiação por certos elementos. Ela descobriu que essa emissão era uma propriedade atômica, proporcional à quantidade de urânio presente nos compostos.

Marie Curie descobriu dois elementos radioativos: o polônio (Po, número atômico 84), nomeado em homenagem à Polônia, seu país natal, e o rádio (Ra, número atômico 88), cujo nome deriva da palavra latina "radius" que significa raio. Ela isolou o rádio em sua forma metálica pura por meio de um meticuloso processo envolvendo separação química, cristalização e eletrólise.

Meia-vida é o tempo necessário para que metade dos núcleos radioativos de uma amostra decaia. Durante o decaimento alfa, um núcleo perde uma partícula alfa (dois prótons e dois nêutrons). No decaimento beta, um nêutron se transforma em um próton, emitindo um elétron. A fórmula para calcular a quantidade restante é N = N₀ × (1/2)^(t/t₁/₂), onde N₀ é a quantidade inicial, t é o tempo decorrido e t₁/₂ é a meia-vida.

Os três principais tipos de radiação são: partículas alfa (α), que são núcleos de hélio com dois prótons e dois nêutrons; partículas beta (β), que são elétrons ou pósitrons emitidos pelo núcleo; e raios gama (γ), que são fótons de alta energia sem massa. Cada tipo de radiação possui características distintas de penetração e poder de ionização.

Isótopos são átomos do mesmo elemento que possuem o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons. Por exemplo, o Carbono-12 e o Carbono-14 são isótopos do carbono. O número atômico (Z) indica a quantidade de prótons, enquanto o número de massa (A) indica a soma de prótons e nêutrons.

A pesquisa de Marie Curie abrange diversos conceitos importantes para o SAT, incluindo radioatividade e química nuclear (decaimento alfa, beta e gama, meia-vida), estrutura atômica (partículas subatômicas, isótopos, número atômico e número de massa), tabela periódica (classificação dos elementos, grupos como metais alcalino-terrosos), e o método científico com design experimental.

A pesquisa de Marie Curie contribuiu para a compreensão de que os átomos não são indivisíveis, como se pensava anteriormente, mas contêm partículas menores e podem se transformar em outros elementos por meio do decaimento radioativo. Seu trabalho influenciou diretamente o desenvolvimento do modelo atômico de Ernest Rutherford e a teoria atômica de Niels Bohr, estabelecendo as bases para a física atômica moderna.