Daugiau studijos atvedė į sintezės ginklų plėtrai branduolinės energijos (vandenilio bombų) 1950-ųjų pradžioje. Fizikai pastatytas prietaisų išstudijuoti plazmos savybes bandyti pasiekti kontroliuojamų sintezės reakcijų naudoti kaip energijos šaltinį.
Komandos fizikų naudojama dar galingesnius dalelių greitintuvai ištirti vidinę struktūrą branduolio ir pagrindinis struktūra klausimu. Iš subatominių dalelių greitintuvai šių susidūrimų pagaminti daug įvairių anksčiau nežinomų elementariųjų dalelių. Owenas Chamberlainas Emilio Segre rado protono egzistavimą su neigiamą krūvį, vadinamas Antiprotonų. 1950 ir 60s Murray GellMann George Zweig nepriklausomai parodė, kaip iš daugelio dalelių savybės gali būti apskaitomi, jeigu jie buvo sudaryti iš dar mažesnių dalelių, kurios Gell-Mann, vadinamų kvarkų. Fizikai, dirbantys su teorijų, susijusių elementariąsias daleles prognozavo dalelių, kurios buvo atrastas 1970 ir 1980 egzistavimą. Vienas iš jų, Gluon, padeda kvarkai drauge sudaro protonų ir neutronų. Kitos dalelės atrado apima W dalelę ir Z dalelę.
1950-ųjų pabaigoje raketos atlikti pirmuosius dirbtinius palydovus į kosmosą. Per šiuos dešimtmečius, daugelis mokslinių palydovų buvo pateikti į orbitą arba siunčiami per saulės sistemos, teikti didelius duomenų kiekius apie Žemę ir Saulės sistemos, kaip visumos. Pastabos apie astronominių objektų davė Astrofizika didesnį supratimą apie fizinių procesų, kurie vyksta žvaigždžių, į tarpžvaigždinės medžiagos ir tokių objektų kaip pulsarų. Astrofizika rado įrodymų, kad visata pradėjo vienu metu į vieną kosminis sprogimas-Big Bang ir naudojant gautą informaciją iš elementariųjų dalelių tyrimo, jie nustatė, kaip visata galėjo išsivystė į savo dabarties forma.
Mokslininkai tyrė savybes, pavyzdžiui, superlaidumo, eksponuojami tam tikrų rūšių klausimu ne itin žemoms temperatūroms. Superlaidūs magnetai buvo sukurta naudoti mokslinių p
