No início do século XX, houve vários avanços significativos na compreensão da radioatividade e na utilização desta tecnologia
No início do século XX, as principais novidades relacionadas à radioatividade eram os avanços na compreensão da natureza da radiação e nos métodos de medida.
Em 1903, Marie Curie e Pierre Curie dividiram o prêmio Nobel de Física com Henri Becquerel por suas descobertas relacionadas à radioatividade. Em 1911, Marie Curie ganhou o prêmio Nobel de Química por sua descoberta dos elementos rádio e polônio, pelo isolamento do rádio e pelo estudo da natureza e compostos deste elemento.
Os cientistas também começaram a estudar os efeitos da radiação em organismos vivos e a utilizá-la em aplicações médicas.
Em 1904, a indústria de processamento de minérios começou a usar radiação para separar minerais de chumbo e zinco.
Em 1908, o vidro e cerâmica começou a ser fabricado usando radiação para endurecê-los.
Em 1908, o médico alemão Wilhelm Röntgen usou raios X para fazer imagens do interior do corpo humano, o que levou ao desenvolvimento da radiodiagnóstico. Em 1901 recebeu o Prêmio Nobel de Física por suas descobertas sobre a radiação X, que permitiu a visualização de estruturas internas do corpo humano.
Em 1911, o médico americano Robert Abbe usou radiação para tratar o câncer de pele.
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