Undersøgelse af strukturen i atomet, dens dynamical egenskaber, herunder energi stater og dens interaktioner med partikler og felter. Disse er næsten helt bestemmes ved love of quantum mechanics, med meget raffineret nødvendige ved quantum electrodynamics korrektioner. Trods de enorme kompleksitet af de fleste atomic systemer, hvor hver elektron interagerer med både kernen og alle de andre kredsende elektroner, den wavelike karakter af partikler, kombineret med princippet udstødelse Pauli resultaterne i en forbavsende velordnet matrix af atomic egenskaber. Disse er systematiseret af Mendelejev periodisk tabel. Foruden deres klassificering af kemiske aktivitet og atomic vægt, de forskellige elementer i denne tabel er karakteriseret ved en lang række observerbare egenskaber. Disse omfatter electron affinity, polarizability, Impulsmoment, flere elektrisk øjeblikke og Magnetisme.