Jellemző tulajdonságaik alapján a kémiai elemeket már a múlt század
végén sikerült logikus rendszerbe foglalnia Mengyelejevnek. A
periódusos rendszer óriási jelentősége abban is megmutatkozott, hogy a
könnyebb áttekinthetőség mellett lehetővé vált a még hiányzó helyekre
várományos elemek kémiai sajátságait megjósolni, illetve eredményesebb
kutatásokat folytatni felderítésükre. A táblázat fokozatosan megtelt,
ám a 72-es sorszámmal jelölt helyre kitartó kutatással sem sikerült
megtalálni a hiányzó elemet. A vegyészek úgy vélték, hogy ez az elem a
lantanidák (ritka földfémek) csoportjába tartozik, ezért olyan
ásványokban nyomoztak utána, amelyekben gyakori volt az ilyen elemek
előfordulása. Hevesy a Bohr-féle atommodellből kiindulva arra a
következtetésre jutott, hogy a lantanidák sora a 71-es elemmel
lezárul, vagyis a következő 72-es rendszámú elem az ún.
titáncsoportból kell, hogy kikerüljön. Hevesy, bízott elgondolása
helyességében és úgy döntött, hogy elkezdi a hiányzó elem keresését,
mégpedig cirkónium-, ill. tóriumtartalmú ásványok vizsgálatával. Igen
szerencsésen a cirkónium-tartalmú ásványokkal kezdte (ma már tudjuk,
hogy a tóriumot tartalmazó ásványokban elenyésző mennyiség fordul elő
a keresett elemből). A koppenhágai ásványtani múzeumtól Norvégiából és
Grönlandról származó anyagokat kapott kutatási céljaira. Hevesy az
oldható részeket eltávolította, majd munkatársa, Coster
röntgenspektroszkópiai felvételeket készített a mintáról. Már az első
lemezeken megjelentek azok a színképvonalak, melyek csakis az új
elemtől származhattak. A felfedezés helyéről, Koppenhága régi latin
neve után hafnium névre keresztelték. Niels Bohrt - akinek s
atommodelljét a hafnium megtalálása fényesen igazolta - a felfedezés
híre éppen azon a napon érte utol, amikor átvette Stockholmban a
Nobel-díjat. A tudományos közvélemény - többek között Rutherford is -
táviratokban és lelkes levelekben reagál Hevesy és Coster sikeréhez.
Hevesynek sok állást kínáltak, amelyek közül a hozzá mindig közel álló
Freiburg egyetemének fizika-kémia tanszékvezetői posztját fogadta el.
További kutatásait a Rockefeller Alapítvány támogatta jelentős anyagi
hozzájárulással. Ezt követően termékeny évek következtek:
kifejlesztette a röntgenfluoreszcenciás analitikai módszert, a
ritkaföldfémek vizsgálata közben felfedezte, hogy a szamárium
radioaktív alfa-sugarakat bocsát ki, de itt kezdte a radioaktív
izotópok alkalmazásával a növények és állatok anyagcsere-folyamatainak
vizsgálatát is. Ez utóbbi módszer lényege, hogy kis mennyiségben
hozzákeverik a radioaktív izotópot a vele kémiailag azonosan viselkedő
elemhez, amely bármely szervezetbe juttatva sugárzással jelzi a
megtett útvonalat. A mai orvostudomány ma már elképzelhetetlen lenne e
módszer alkalmazása nélkül. Hevenynek ebből a tárgykörből közel
kétszáz dolgozata jelent meg. A világ számos egyeteme díszdoktorává
választotta, tagja lett a Royal Society-nek és amire különösen büszke
volt: megkapta a Copley Medalt. Ez utóbbiról így nyilatkozott: "A
közönség azt hiszi, hogy egy kémikus számára a Nobel-díj a legnagyobb
kitüntetés, amit tudós elnyerhet, de nem így van. Negyven-ötven
kémikus kapott Nobel-díjat, de csak tíz külföldi tagja van a Royal
Societynek és ketten (Bohr és Hevesy) kaptak Copley-érmet."
A második világháború kitörése után még egy ideig zavartalanul tudott
dolgozni, azután 1943-ban családjával áttelepült Stockholmba. A
háborús évek alatt, 1940 és 1943 kőzött, nem adták ki a Nobel-díjakat,
de 1944-ben a "radioaktív izotópok indikátorként való alkalmazásáért a
kémiai kutatásban" indoklással Hevesy Györgynek ítélték oda a kémiai
Nobel-díjat. 1959-ben pedig az Atoms for Peace Awards (Az Atom Békés
Felhasználásáért Díj) kitüntetést vehette át a radioaktív izotópok
békés célú felhasználásáért. A világ huszonhárom tudományos
társulatának volt tiszteletbeli tagja, a Magyar Tudományos Akadémia
1945-ben választotta tagjai közé. Összesen 397 tudományos publikációja
jelent meg a világ valamennyi jelentős szaklapjában. 1966-ban megnyitó
beszédet mondott a Pápai Tudományos Akadémia sugárhematológiai ülésén
Rómában, amikor is a pápa külön audiencián fogadta őt.
Freiburgban, 1966. július 5-én tüdőrákban halt meg. Freiburgban
temették el, a német kultuszminisztérium államtitkára, Heinz Antewieth
búcsúztatta: "Olyan ország szülötte ő, mely a földtekének csak egy kis
szerény helyét foglalja el, mely azonban a tudománynak és a
művészetnek arányaihoz képest igen sok nagy embert adott: ez az ország
Magyarország." A Frankfurt melletti Dietzenbachban utca viseli a
nevét, mint ahogy volt freiburgi intézete is a Hevesy Institut nevet
kapta.
Hamvait - felesége és bátyja, Hevesy Pál hamvaival együtt - 2001.
április 19-én a Kerepesi úti Nemzeti Sírkert akadémiai parcellájában
helyezték végső nyugalomra.