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).
Radiasi
Para peneliti menggunakan atom radioaktif untuk menentukan umur bahan yang dulu bagian dari organisme hidup. Usia bahan tersebut dapat diperkirakan dengan mengukur jumlah karbon radioaktif mengandung dalam proses yang disebut penanggalan radiokarbon. Kalangan ilmuwan menggunakan atom radioaktif sebagai atom pelacak untuk mengidentifikasi jalur yang dilalui oleh polutan di lingkungan.