Katı hal fiziği
Yoğun haldeki maddelerin, elektriksel, magnetik, optik ve esneklik özelliklerini araştıran katı hal fiziği, öncelikli olarak kristallerle ilgilenir; bunun nedeni, bu maddelerin basit geometrik düzenlenişlerinin, kuvantum kuramının çok cisim-li sistemlere uygulanmasında kuramsal kolaylıklar sağlamasıdır.
Nükleer fizik
Atomdan yaklaşık on bin kez küçük olan atom çekirdeğinin yapısını ve kararsız çekirdeklerin ışımalarını araştıran bilim dalı nükleer fiziktir. Kararsız radyoaktif çekirdekler, alfa parçacığı, beta parçacığı, kütlesiz nötrinolar, pozitronlar gibi parçacıklar da salarlar (bak. radyoaktiflik). Çekirdek özellikleri, saçılım deneyleriyle saptanır. Çok yüksek hızlara çıkarılan yüksek enerjili parçacıklarla bombalanan (dövülen) hedef çekirdeklerin bu çarpışmalardan sonraki dönüşümleri, çekirdek tepkimeleri olarak adlandırılır. Çekirdek bölünmesi ve çekirdek kaynaşması yeni elementlerin oluşmasına yol açan tepkimelerdir.
Parçacık fiziği
Çağdaş fiziğin en yoğun ilgi alanı, temel parçacıklar üzerine yapılan araştırmalardır. Parçacık fiziği ya da yüksek enerji fiziği olarak bilinen bu dal çok sayıdaki temel parçacık arasındaki ilişkilerin aydınlatılmasıyla uğraşır. Kararlı elektron ve protondan, 10′2°saniyelik ömrü olan çok kararsızlarına kadar geniş çeşitlilik gösteren bu parçacıklar, kabarcık odası gibi düzenekler aracılığıyla incelenir.
