他們用釙的α射線轟擊鋁箔，在威爾遜膨脹雲室觀察到鋁衰變時放出質子和大量電子。如果用很薄的一層鈹把釙源蓋住就有正電子和負電子放出來。他們認為這種情況是由於用α粒子轟擊時在鈹裏產生的伽馬輻射的內轉換所造成的。
但他們的解釋不能說明鋁放出正電子的現象。為此他們提出一種解釋：當一個2713Al原子核俘獲一個α粒子時，就會有一個質子或一個中子和一個正電子放出來。無論發生哪一種狀況，產生的原子核都是穩定的3014Si。
當約裏奧—居裏夫婦通過實驗以確定能使鋁產生正電子的α射線的最低能量的時候，他們發現這些粒子不是立即放出的，而是經過幾分鍾的輻照之後才放出的，同時在輻照停止後還持續了一個短時間。
這樣，鋁箔在撤離輻射源後經照射幾分鍾即產生放射性，半衰期為3分15秒。輻射由正電子組成。放射性的衰變是指數式的；硼和鎂經照射後，它們放射性的半衰期分別為14分種和25分鍾。
他們得出的結論是：他們當時接觸的是新的放射性元素和一種放出正電子的新型放射性。他們發現電子是按連續光譜分布的。這就證實了他們的想法：所產生的放射性物體和天然放射性元素是相似的。
約裏奧—居裏夫婦的發現為元素的人工嬗變提供了第一個化學證明。
在伯克利，物理學家勞倫斯在自己製造的回旋加速器上進行實驗時，轟擊的元素個個都帶有放射性，他們卻從來沒有注意這一點。
勞倫斯看了《報告》雜誌上約裏奧發表的文章後，回到自己的實驗室，用回旋加速器進行了類似的實驗。
他們看到了約裏奧發表的人工放射性元素。
勞倫斯和他的助手們一樣，麵麵相覷。
“這個發現我們本來隨時可以做到的。”沉默了一會兒，一個叫索頓的首先說道。
利文斯頓則說得更幹脆：
“我真想打大家的屁股！”
1935年11月14日，約裏奧收到了來自瑞典斯德哥爾摩的電報和公函。
公函上寫著：“因合成新的放射性元素，瑞典科學院將1935年度諾貝爾化學獎授予約裏奧—居裏及其夫人伊倫娜·約裏奧—居裏。”
他們的心情非常激動，這是居裏家第三次獲此殊榮了，居裏夫婦在1903年獲得物理獎，瑪麗·居裏於1911年獲得化學獎。
對榮譽的看法，伊倫娜和自己的父母是一致的，她和約裏奧為了躲避新聞記者，在巴黎的勒諾特大街租了一套新居。他們的經濟也寬裕了。
約裏奧同時遭受了很大的損失，他具有極強的社會責任感，諾貝爾獎使他成名後，他不得不滿足社會上對他提出的種種要求。他再也不能專心從事自己熱愛的實驗室工作了。
但他仍然抽出時間，指導製造了西歐第一台回旋加速器，這台加速器可以提供能量達7兆電子伏的氘核束，在當時是非常先進的。
偉大的愛國者
1939年1月30日，約裏奧向科學院提出了《鈾和釷核在中子轟擊下發生爆炸性碎裂的實驗證明》的論文。
接著，他和自己的助手計算出用熱中子照射鈾而釋放出的中子的能量至少有11兆電子伏。
有人曾做過這樣一個計算：
假如1立方米凝結起來的氧化鈾粉末重4.2噸，含有3000億億億個分子，或3倍於這個數字的鈾原子，每個原子釋放大約180兆電子伏，總共將放出27000萬億千克米的能量。這意味著1立方米的氧化鈾足以把1立方公裏的水在空中舉高27公裏！
真是一個驚人的能量源！
當時，德國已占領了奧地利，二次大戰的陰影籠罩在歐洲的上空。
德國會不會據此造出原子彈呢？
一些被迫流亡的科學家提出建議：要求停止自由發表有關原子能領域的文章，以防被德國所用。
約裏奧也收到了類似的建議。
他拍去的複電是：“不。”
約裏奧認為：這一建議與科學活動中必不可少的國際自由交流的原則是背道而馳的。
他當然是反對希特勒的，但原則上認為公開發表文章必須進行下去，否則就等於希特勒又成功地扼殺了科學珍貴的自由。
約裏奧也考慮到了原子能在工業和軍事上的前景問題，科學家們的憂慮並非杞人憂天。
約裏奧想到了專利權。
在此之前，他和伊倫娜的態度是明確的，對自己發現的人工放射性采取了最無私最慷慨的態度。
但戰爭隨時都會爆發，要想確保法國在這一極為重要的領域裏遙遙領先的地位，隻有采取專利權的辦法。
他們取得了建設和使用原子反應堆的專利權，然後把它轉給了國家科學研究中心。
9月3日，英法對德宣戰了。
約裏奧重新穿上了軍裝。他主管陸軍第一科學研究組。這個研究組實際上從事著原子能的秘密研究。
1939年11月，約裏奧提出兩項建議：
第一，向美國購買400公斤金屬鈾，第二，向挪威借其全部貯備的重水200公斤。
約裏奧此時已明確了鈾和重水是戰爭時敵對雙方爭奪的一個重要資源，戰爭期間，這兩種原料將無處可購。
更重要的是，他們的研究取得了重要成果：他們發現破裂後放出的中子，造出能產生收斂鏈式反應的鈾介質，最後闡明了造成一個發散鏈式反應所必需的條件。
或者簡單點說：約裏奧發現了製造原子彈的基本原理。