Fisi nuklir
Penemuan dari fisi nuklir adalah pada tahun 1938, kira-kira 5 dekade setelah studi pada radioaktivitas dan juga ilmu pengetahuan baru mengenai fisika nuklir yang menjelaskan komponen-komponen dari sebuah atom. Pada tahun 1911, seorang berkebangsaan Selandia Baru bernama Ernest Rutherford mengemukakan sebuah model atom baru yang bentuknya kecil, padat, dan nukleusnya bermuatan positif (proton) dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif (model atom ini disebut sebagai model atom Rutherford). Niels Bohr memperbaikinya pada tahun 1913 dengan menambahkan kulit-kulit elektron (atau disebut sebagai Model Bohr).
Resonansi magnet inti
Resonansi magnet inti pertama kali dijelaskan dan diukur pada berkas molekul oleh Isidor Isaac Rabi pada tahun 1938, dengan melanjutkan penelitian Stern–Gerlach, dan pada tahun 1944, Rabi dianugerahi Penghargaan Nobel bidang Fisika atas karyanya. Pada tahun 1946, Felix Bloch dan Edward Mills Purcell memperluas teknik ini untuk digunakan pada cairan dan padatan, yang karenanya mereka meraih Penghargaan Nobel bidang Fisika pada tahun 1952.