Morte de Pierre e segundo Prémio Nobel
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Em 1921, acompanhada pelas suas duas filhas, Marie Curie fez uma viagem triunfal aos Estados Unidos, onde o Presidente Warren G. Harding lhe presenteou com um grama de rádio comprado como resultado de uma colecção entre as mulheres americanas. Ela deu palestras, especialmente na Bélgica, Brasil, Espanha e Tchecoslováquia. Ela foi nomeada membro da Comissão Internacional de Cooperação Intelectual pelo Conselho da Liga das Nações. Além disso, ela teve a satisfação de ver o desenvolvimento da Fundação Curie em Paris e a inauguração em 1932 em Varsóvia do Instituto Radium, do qual sua irmã Bronisława tornou-se diretora.
One of Marie Curie’s outstanding achievements was to have understood the need to accumulate intense radioactive sources, not only to treat illness but also to maintain an abundant supply for research in nuclear physics; the resultant stockpile was an unrivaled instrument until the appearance after 1930 of particle accelerators. A existência em Paris, no Instituto do Rádio, de uma reserva de 1,5 gramas de rádio em que, ao longo de vários anos, o rádio D e o polónio tinham acumulado, contribuiu decisivamente para o sucesso das experiências realizadas nos anos por volta de 1930 e, em particular, das realizadas por Irène Curie em conjunto com Frédéric Joliot, com quem casou em 1926 (ver Joliot-Curie, Frédéric e Irène). Este trabalho preparou o caminho para a descoberta do nêutron por Sir James Chadwick e, sobretudo, para a descoberta em 1934 por Irène e Frédéric Joliot-Curie da radioactividade artificial.
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poucos meses após esta descoberta, Marie Curie morreu como resultado de leucemia causada pela ação da radiação. A sua contribuição para a física tinha sido imensa, não só no seu próprio trabalho, cuja importância tinha sido demonstrada pela atribuição de dois Prémios Nobel, mas também pela sua influência nas gerações seguintes de físicos e químicos nucleares. Marie Curie, juntamente com Irène Joliot-Curie, escreveu o verbete sobre rádio para a 13ª edição (1926) da Encyclopædia Britannica.
Em 1995, as cinzas de Marie Curie foram consagradas no Panthéon de Paris; ela foi a primeira mulher a receber esta honra por suas próprias realizações. Seu escritório e laboratório no Pavilhão Curie do Instituto Radium são preservados como Museu Curie.
Os Editores da Enciclopédia Britannica