Atom
Jumlah proton dan neutron pada inti atom dapat diubah, walaupun hal ini memerlukan energi yang sangat tinggi oleh karena gaya atraksinya yang kuat. Fusi nuklir terjadi ketika banyak partikel atom bergabung membentuk inti yang lebih berat. Sebagai contoh, pada inti Matahari, proton memerlukan energi sekitar 3–10 keV untuk mengatasi gaya tolak-menolak antar sesamanya dan bergabung menjadi satu inti. Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi. Pada fisi nuklir, inti dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melalui peluruhan radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatom berenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti, atom tersebut akan berubah unsurnya.
Teori atom
Pada 1827, ahli botani Inggris Robert Brown mengamati bahwa partikel debu di dalam serbuk sari yang mengambang di air terus bergoyang-goyang tanpa alasan yang jelas. Pada tahun 1905, Albert Einstein berteori bahwa gerak Brown ini disebabkan oleh molekul air terus menerus mengetuk butiran-butiran, dan mengembangkan model matematika hipotetis untuk menggambarkan hal itu. Model ini divalidasi secara eksperimental pada tahun 1908 oleh fisikawan Perancis Jean Perrin, sehingga memberikan validasi tambahan untuk teori partikel (dan dengan perluasan teori atom).