Atom
Percobaan Stern-Gerlach pada tahun 1922 memberikan bukti lebih jauh mengenai sifat-sifat kuantum atom. Ketika seberkas atom perak ditembakkan melalui medan magnet, berkas tersebut terpisah-pisah sesuai dengan arah momentum sudut atom ("spin"). Oleh karena arah spin adalah acak, berkas ini diharapkan menyebar menjadi satu garis. Namun pada kenyataannya berkas ini terbagi menjadi dua bagian, tergantung dari apakah spin atom tersebut berorientasi ke atas ataupun ke bawah.
Isidor Isaac Rabi
Pada 1929, Rabi kembali ke Amerika Serikat, dimana Columbia menawarkannya jabatan dosen. Dalam kolaborasinya dengan Gregory Breit, ia mengembangkan persamaan Breit-Rabi dan memprediksi bahwa eksperimen Stern–Gerlach akan dimodifikasi untuk memastikan sifat-sifat nukleus atomik. Teknik-tekniknya untuk menggunakan resonansi magnetik nuklir untuk menciptakan momen magnetik dan putaran nuklir dari atom-atom membuatnya meraih Nobel Fisika pada 1944. Resonansi magnetik nuklir menjadi alat berpengaruh untuk fisika dan kimia nuklir. Pengembangan berkelanjutan pencitraan resonansi magnetik juga dianggap penting dalam dunia kedokteran.