In 1887, Albert A. Michelson și Edward Morley efectuat un experiment pentru a determina mișcarea Pământului în raport cu o substanta numita eter, care a fost gandit pentru a pătrunde toate spațiu și să fie mijlocul prin care undele luminoase călătorit. Experimentul a implicat detectarea schimbărilor în viteza luminii, măsurată în direcții diferite. Nu s-au găsit, totuși, indicând faptul că eterul nu exista. Eșecul experimentului pentru a detecta orice modificări ale viteza luminii a fost mai târziu reprezentat de teoria relativității. Această teorie, introdus de Albert Einstein în 1905 și extins ulterior, a revoluționat modul în care oamenii de știință și publicul larg percepe universul.
Primul experiment în bombardament nuclear a fost făcută de Domnul Rutherford în 1919. Utilizarea particulele emis de un material radioactiv, el a produs reacții nucleare în care au fost transmutate atomi de azot (modificate) în atomi de oxigen. Folosind acest experiment, Rutherford a postulat modelul atomic în care electronii din atom orbitat o un nucleu dens, încărcat pozitiv. Prima transmutarea un nucleu de particule accelerate artificial a fost realizată în 1932 de către Sir John D. Cockroft și Ernest TS Walton. Curând după aceea, James Chadwick și Hideki Yukawa a găsit protoni, particule subatomice care transporta o sarcină pozitivă, și mezoni, respectiv.
În 1938, Lise Meitner si Otto Frisch a arătat că experimentele efectuate de Otto Hahn și Fritz Strassmann a reușit în cauza fisiune (despicare) a nucleului de uraniu cu neutroni. Mai multe experimente au indicat că neutronii eliberate în timpul fisiune dintr-un atom de uraniu ar putea, la rândul său duce la fisiunea altor atomi, eliberând cantități mari de energie. În Statele Unite pe 2 decembrie 1942, o echipa de oameni de stiinta sub conducerea lui Enrico Fermi a realizat prima reacție în lanț controlată autonome. Această realizare a dus la construirea primelor arme nucleare, utilizate pe două orașe în Japonia, și mai târziu la construcția reactoarelor nucleare pentru producerea energiei electrice.
Studii suplimentare în domeniul energiei nucleare a condus la dezvoltarea de arme de fuziune (bombe cu hidrogen) la începutul anilor 1950. Fizicienii construit dispozitive pentru a studia proprietățile plasme pentru a în
