Niewątpliwie to tych osiągnięć należy zaliczyć odkrycie jądra atomowego. O istnieniu jądra atomowego zaświadczyły wyniki eksperymentu Rutherforda. Polegał on na obserwacji przenikania cząstek alfa przez cienkie folie metalowe. Do czasów tego eksperymentu atom wyobrażany był jako kulka składająca się z ładunków dodatnich. I właśnie udowodnienie tej teorii było w założeniu celem eksperymentu Rutherforda. Spodziewano się, że cząstki alfa będą przechodziły przez atomy czyli przez zastosowaną w doświadczeniu folię ze złota. Ślady tych cząstek miały pojawić się na ekranie znajdującym się za folią. Tymczasem ku zdziwieniu eksperymentatorów ślady tych cząstek pojawiły się także na ekranie przed folią. Dochodziło więc do rozpraszania cząstek alfa. Rutherford wywnioskował więc, że większa część masy atomu jest skupiona w centralnej części, zajmującej małą objętość. Nazwał ją jądrem atomowym. W momencie gdy cząstka na swym torze spotykała jądro złota wtedy odbijała się od niego.

Od czasu zidentyfikowania jądra atomowego upłynęło już wiele lat. W tym czasie człowiek nauczył się wykorzystywać energię w tych jądrach zgromadzoną, niestety nie zawsze w słusznych celach.

Przede wszystkim w celach wykorzystania energii jądrowej buduje się elektrownie jądrowe, bazujące na kontrolowanych reakcjach łańcuchowych. Wiele izotopów promieniotwórczych wykorzystywanych jest w przemyśle czy medycynie.

Ale energię jądrową wykorzystuje się także konstruując bomby atomowe.

Pierwszym teoretycznym modelem atomu opierającym się na teorii kwantyzacji energii był ten opisany przez Nielsa Bohra. Jego autorem był Niels Bohr. Z założeń Bohra wynikało, że elektrony mogą zajmować w atomach tylko niektóre orbitalne, o ściśle określonej energii. Na każdym takim orbitalu może się znaleźć tylko pewna stała liczba elektronów. Przy przejściu elektronu na orbital o niższej energii następuje emisja kwantu o energii równej różnicy między poziomami energetycznymi. Natomiast w wyniku absorpcji kwantu o takiej energii może przejść na wyższy energetycznie orbital. Z takimi przeskokami elektronów związane są linie widma emisyjnego i

Na podstawie modelu atomu Bohra możliwe było wyjaśnienie określonych linii widma emisyjnego i absorpcyjnego atomów.

Wydaje się, ze najbardziej spektakularnym odkryciem ubiegłego wieku była teoria względności Einsteina. Teoria ta dotyczy tych zjawisk w fizyce jądrowej i astrofizyce , w których obiekty poruszają się z prędkością niewiele mniejszą od prędkości światła.

Obowiązująca przed Einsteinem mechanika newtonowska obecnie stanowi szczególny przypadek mechaniki relatywistycznej.

Nazwa "teoria względności" dotyczy dwóch teorii. Pierwsza to szczególna teoria względności ogłoszona w 1905 roku, natomiast druga to ogólna teoria względności pochodząca względność roku 1915. Szczególna teoria względności opisuje obiekty, które mają stałą prędkość.

Po sformułowaniu przez Einsteina tej teorii można było wytłumaczyć sprzeczności pojawiające się między założeniami mechaniki klasycznej a ogłoszonymi przez Maxwella równaniami elektromagnetyzmu.

Kilka lat po ogłoszeniu szczególnej teorii została ona przedstawiona językiem geometrycznym. W takiej interpretacji należy założyć , że każdy obiekt jest zorientowany w przestrzeni czterowymiarowej, gdzie czwartym wymiarem jest czas.

Szczególna teoria względności wprowadza nieznane wcześniej zjawiska, a mianowicie:

  • dylatację czasu - oznacza to, że jeśli obserwator znajdzie się w inercjalnym układzie odniesienia czas przez niego mierzony będzie biegł wolniej. Natomiast obiekt, który będzie w ruchu będzie się kurczył w kierunku tego ruchu i dojdzie do zwiększenia jego masy.
  • kontrakcję długości czyli jej skrócenie
  • zaburzenie równoczesności zdarzeń

Na gruncie szczególnej teorii względności powstało założenie o założenie równoważności masy i energii, które zostało zobrazowane słynnym wzorem .

Natomiast kluczowym założeniem tej teorii jest fakt, że prędkość światła ma stałą wartość. Żaden obiekt nie może być przyspieszony do prędkości większej od prędkości światła.

Podstawą sformułowania ogólnej teorii względności było założenie, że masa grawitacyjna jest równoważna masie bezwładnej.

Uczony stwierdził, że jeśli taka równoważność istnieje to musi dochodzić do zakrzywiania promienia świetlnego przez oddziaływania grawitacyjne. Wartość tego zakrzywienia musi mieć określoną wielkość. Zostało to potwierdzone już 4 lata po ogłoszeniu ogólnej teorii względności. Zmierzono wtedy zakrzywienie światła emitowanego przez gwiazdy zachodzące pod wpływem grawitacji słonecznej. Pomiarów tych dokonano podczas zaćmienia Słońca. Wyniki potwierdziły się z tymi, przewidzianymi przez Einsteina. Oznaczało to ,że założenia ogólnej teorii względności są prawdziwe.

Jeśli w danej przestrzeni obecna jest masa to przestrzeń czterowymiarowa ulega ugięciu. Ma to wpływ na ruch wszystkich obiektów, również promieni świetlnych.

Obie teorie były i są nadal sprawdzane doświadczalnie i jak na razie nie znaleziono żadnych od nich odchyleń.

Nie należy zakładać jednak, że jest to już ostateczna i najlepsza teoria.