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).
Mekanika kuantum
Tahun 1838, Michael Faraday menemukan sinar katoda. Penelitian ini kemudian diikuti oleh pernyataan masalah radiasi benda-hitam tahun 1859 yand dikemukakan oleh Gustav Kirchhoff, petunjuk oleh Ludwig Boltzmann tahun 1877 bahwa keadaan energi sebuah sistem fisika dapat berupa diskret, dan hipotesis kuantum tahun 1900 oleh Max Planck. Pada tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi teradiasi dan terserap dalam "kuanta" diskret (atau paket-paket energi). Ide ini secara khusus digunakan untuk menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam.