Изследването на структурата на атом, неговите динамичните свойства, включително енергия държави и нейните взаимодействия с частици и полета. Това почти изцяло са определени от законодателството на квантовата механика, с много рафинирани корекции, изисквани от Квантова електродинамика. Въпреки огромните сложност на повечето атомно системи, в които всеки електрон взаимодейства с ядрото и с всички други орбита електрони, wavelike природа на частици, съчетана с принцип на Паули, резултатите в масив гениално системно атомно свойства. Те са систематизирала от Менделеев периодичната таблица. В допълнение към тяхната класификация по химическата активност, продукт и атомна тегло, на различните елементи на тази таблица се характеризират с голямо разнообразие от видими свойства. Те включват електронно сродство, polarizability, импулса, няколко електрически моменти и магнетизъм.