atomo tyrimas įgijo didelę svarbą po rentgeno spindulių atradimas Wilhelm Konrad rentgeno 1895 ir radioaktyvumo atradimas Antoine H. Becquerel 1896 metais dvejų metų, Marie Pierre Curie atrado radžio, radioaktyvia medžiaga. 1911, Viešpatie Rutherford sukūrė teoriją, kad atomas susideda iš vieno ar daugiau elektronų, besisukančių apie teigiamo krūvio branduolio. Niels Boras, 1913, pridėta sąlyga, kad atomo elektronai gali turėti tik tam tikrų orbitas, ir kad elektromagnetinė spinduliuotė buvo elektronų šokinėja iš vienos orbitos į kitą rezultatas. Toks elgesys negalėjo būti paaiškinti klasikinės fizikos ir kvantinės teorijos, kurios buvo kilęs Max Planck 1900, buvo taikoma ją paaiškinti. Kvantinė mechanika, kaip studijų srityje atėjo į savo po Erwin Šriodingerio ir Werner Heizenbergo rafinuoti idėjas jau įvestos Planck, Bora, Louis de Broglie ir kitų mokslininkų.
1887, Albert Michelson ir Edward Morley atliko eksperimentą, siekiant nustatyti žemės santykinio judėjimo medžiagai vadinamas eteriu, kad buvo manoma, kad persmelktų visą erdvę ir būti vidutinio, per kurį šviesos bangos keliavo. Eksperimentas dalyvauja aptikti pokyčius šviesos greičiu kaip išmatuota skirtingomis kryptimis. Jokių pakeitimų buvo rasta, tačiau, nurodant, kad eteris neegzistuoja. Eksperimento nesugebėjimas aptikti bet kokius šviesos greičiu vėliau buvo apskaitytas pagal reliatyvumo teorijos pakeitimus. Ši teorija, pristatė Albert Einstein 1905 ir vėliau išsiplėtė, revoliuciją būdą, kuriuo mokslininkai ir plačiajai visuomenei suvokti visatą.
Pirmasis eksperimentas branduolinės bombardavimas buvo lordas Rutherford 1919 Naudojant dalelių skleidžia radioaktyviosios medžiagos, jis gaminamas branduolines reakcijas, kurios buvo transmuted azoto atomai (pakeistus) į deguonies atomus. Naudojant šį eksperimentą, Rutherford postuluojama atominį modelį, kur elektronai atome skriejančio tankus, teigiamai įkrautą branduolį. Pirmasis transmutacija branduolio dirbtinai pagreitintas daleles buvo atlikta 1932 metais seras John D. Cockrofto ir Ernest TS Walton. Netrukus po to, James Chadwick ir Hideki Yukawa rasti protonai, subatominių dalelių, kurios atlieka teigiamą krūvį ir Mezonas, atitinkamai.
1938 m Lise Meitner Otto Frisch parodė, kad tik atliktų eksperimentų Otto Hahn ir Fritz Strassmann pavyko sukeli
