I 1932 oppdaget Joliot og hans ektefelle kunstig radioaktivitet. Dette var i seg selv epokegjørende, men Joliot og medarbeiderne forutså også eksistensen av nøytronet (senere oppdaget av briten Chadwick, nobelprisvinner i fysikk 1935), og påviste tilintetgjøring av materie ved reaksjon mellom en partikkel og dens antipartikkel (som elektron og positron) – og kjedereaksjoner i spaltbart materiale, spesielt uran.