आधुनिक भौतिकी
सन् 1932 में न्यूट्रॉन की खोज की गई जो प्रोट्रॉन से कुछ भारी और एक अनावेशित मूल कण है। अब यह माना जाता है कि न्यूक्लियस के भीतर न्यूट्रॉन तथा प्रोट्रॉन दोनो होते हैं। हल्के तत्वों में न्यूट्रॉन तथा प्रोट्रोनों का अनुपात आधे का होता है और भारी तत्वों के न्यूक्लियस में न्यूट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों की संख्या से ज्यादा होती है। चूँकि परमाणु में उपस्थित इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है। परमाणु की गति का अध्ययन कर यह सिद्ध किया कि एक ही तत्व के परमाणुओं के द्रव्यमान भी एक दूसरे से भिन्नता रख सकते हैं। इन विभिन्न द्रव्यमानों के परमाणुओं को समस्थानिक (Isotope) कहा जाता है ऐल्फा रेडियोऐक्टिवता में न्यूक्लियस से आयनित हिलियम परमाणु का उतसर्जन होता है। इसमें दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं और इसके ऐल्फा कण कहते है। न्यूक्लियस में जब एक न्यूट्रॉन प्रोट्रॉन में, या एक प्रोट्रॉन न्यूट्रॉन में, रूपांतरित होता है, तो एक इलेक्ट्रॉन (या पॉजिट्रॉन) और एक न्यूट्रिनो की उत्पत्ति होती है। यही बीटा रेडियोऐक्टिवता कहलाती है। न्यूट्रिनो एक अनावेशित एवं इलेक्ट्रॉन से भी काफी हल्का (लगभग शून्य द्रवमान का) मूल कण है, जो बहुत समय तक वैज्ञानिकों के प्रेक्षण से बचा रहा। इसका पता सर्वप्रथम 1953 ई0 में लगा। न्यूक्लियस की उत्तेजित अवस्था में जब परिवर्तन होता है, तो गामा किरणें निकलती हैं, जो एक्सकिरण के समान पर उनसे अधिक ऊर्जावली, विद्युच्चुंबकीय तरंगें हैं। आवेशित कणों की ऊर्जा बढ़ाने के लिये वैज्ञानिको ने यंत्रों का निर्माण किया, जो त्वरक (accelerator) कहलाते हैं। अधिक ऊर्जा वाले इन कणों की सहायता से न्यूक्लीय अभिक्रियाओं का और मूल कणों की उत्पत्ति एवं उनके गुणधर्मो का अध्ययन किया जाता है। कुछ प्रमुख त्वरक साइक्लोट्रॉन, बीटाट्रॉन तथा सिंकोट्रॉन हैं।
क्ष-किरण
अप्रैल 1887 में, निकोला टेस्ला ने उच्च वोल्टेज और खुद डिजाइन की गई नलियों के साथ-साथ क्रूक्स नलियों का उपयोग करके एक्स-रे की जांच करनी शुरू की। उनके तकनीकी प्रकाशनों से इस बात का संकेत मिलता है कि उन्होंने एक विशेष एकल इलेक्ट्रोड एक्स-रे नली का आविष्कार और विकास किया था जो अन्य एक्स-रे नलियों से अलग थी जिनमें कोई लक्ष्य इलेक्ट्रोड नहीं होता था। टेस्ला के उपकरण के पीछे के सिद्धांत को ब्रेम्सस्ट्रॉलंग प्रक्रिया के नाम से जाना जाता है, जिसमें पदार्थ से होते हुए आवेशित कणों (जैसे - इलेक्ट्रॉन) के गुजरने पर एक उच्च-ऊर्जा द्वितीयक एक्स-रे उत्सर्जन की उत्पत्ति होती है। 1892 तक टेस्ला ने ऐसे कई प्रयोग किए, लेकिन उन्होंने इन उत्सर्जनों को वर्गीकृत नहीं किया जिन्हें बाद में एक्स-रे के नाम से जाना गया। टेस्ला ने इस घटना को "अदृश्य" प्रकार की विकिरण ऊर्जा के रूप में सामान्यीकृत किया। टेस्ला ने न्यूयॉर्क ऐकडमी ऑफ़ साइंसेस के सामने अपने 1897 के एक्स-रे व्याख्यान में विभिन्न प्रयोगों के विषय में अपने तरीकों के तथ्यों का वर्णन किया। इसके अलावा इसी व्याख्यान में टेस्ला ने एक्स-रे उपकरण के निर्माण और सुरक्षित संचालन की विधि का वर्णन किया। वैक्यूम उच्च क्षेत्र उत्सर्जन द्वारा उनके एक्स-रे प्रयोग के माध्यम से उन्होंने एक्स-रे अनावरण से जुड़े जैविक खतरों से वैज्ञानिक समुदाय को सचेत भी किया।