물질
입자에 의한 물질의 정의에 따르면 원자는 경입자의 일종인 전자와 쿼크에 의해 이루어진 바리온인 양성자, 중성자로 이루어진다. 이렇게 이루어진 원자는 다시 분자를 구성한다. 이러한 의미에서 원자와 분자를 물질의 기본단위로 정의할 수 있다. 이러한 정의는 이온과 같이 원자가 아닌 상태의 물질에서도 적용될 수 있다.
원자력
이렇게 안정한 상태의 원자핵에 중성자를 충돌시키면, 원자핵은 길쭉한 타원 형태로 변형이 일어난다. 그 결과 핵력과 전기력 사이의 균형이 깨지면서 원자핵은 비슷한 질량을 가진 두 개의 원자핵으로 쪼개진다. 이러한 현상을 '핵분열'이라고 한다. 핵분열은 대체로 우라늄같이 무거운 원소의 원자핵들에서 쉽게 일어나는데, 이러한 물질을 '방사성원소'라고 한다.