Первое большое разочарование ее ожидало в 1932 г. Вместе со своим мужем она стремилась определить природу таинственной мощной радиации, наблюдаемой в 1930 г. Вальтером Боте — ведущим немецким ядерным физиком-экспериментатором. В 1932 г. они были близки к этому. Однако открытие, которое оказалось одним из величайших в современной науке, каким-то образом ускользнуло от них.
В лаборатории Кавендиша Кэмбриджского университета, возглавляемой тогда великим лордом Резерфордом, один из учеников Резерфорда Джеймс Чедвик также был занят поисками таинственного луча. Иронией судьбы одно из наблюдений Жолио-Кюри подсказало Чедвику правильное направление в исследованиях. А через месяц он сделал одно из самых потрясающих заявлений в истории науки: оказывается, таинственный луч является нейтроном, одним из основных строительных кирпичиков Вселенной — частицей, которой суждено было открыть дорогу в атомный век.
За это открытие Чедвик в 1935 г. был награжден Нобелевской премией в области физики — желанная награда, которую чуть не получила Ирен Жолио-Кюри.
Чедвик удостоился ее, потому что был знаком с докладом Резерфорда, сделанным в 1920 г., в котором отец экспериментальной ядерной физики предсказал существование нейтрона. Как говорят, Фредерик Жолио-Кюри с горечью сказал, после того как Чедвик закончил объяснение истинного значения наблюдений Жолио-Кюри, что если бы он и его жена прочитали этот доклад, то они и сами открыли бы нейтрон.
Когда 4 июня 1934 г. умерла Мария Кюри, Ирен Жолио-Кюри в возрасте тридцати шести лет уже достигла вершины своей научной славы, открыв (вместе со своим мужем) искусственную радиоактивность и тем самым значительно расширив размеры обширных владений, где ее мать была суверенной владычицей. Это единственный пример в истории науки, когда величие в одной из выдающихся областей знания передалось по наследственности от матери к дочери.
Но в отличие от матери Ирен Жолио-Кюри имела сильного противника. Лиза Мейтнер, хотя и была менее известна миру, в то время достигла большой популярности за открытия в области радиоактивности. И как это часто происходит с учеными, работающими в одной области, на научных конгрессах Мейтнер смело оспаривала открытия своей французской соперницы.
Лиза Мейтнер родилась в Вене в еврейской семье 7 ноября 1878 г. и была, таким образом, почти на девятнадцать лет старше Ирен, которая родилась 12 сентября 1897 г. В возрасте двадцати лет, когда Ирен был год, Лиза, изучающая в то время технические науки в Венском университете, была потрясена сообщениями об открытии полония и радия Пьером и Марией Кюри. Это открытие, одна из величайших вех в истории, определило выбор Лизы. Она посвятила себя изучению атомной физики, тогда новой области науки. Ее решение, которое через сорок лет оказало глубокое воздействие на ход истории науки, было принято под влиянием того, что одним из выдающихся пионеров освоения этой захватывающей новой области науки была женщина.