L'étude de la structure de l'atome, ses propriétés dynamiques, y compris les États d'énergie et de ses interactions avec les particules et les champs. Ces sont presque complètement déterminées par les lois de la mécanique quantique, avec des corrections très raffinées requises par l'électrodynamique quantique. En dépit de l'énorme complexité de la plupart des systèmes atomiques, dans lequel chaque électron interagit avec le noyau et tous les autres électrons en orbite, la nature ondulatoire des particules, combinée avec le principe d'exclusion de Pauli, résultats dans un tableau extrêmement méthodique des propriétés atomiques. Ces sont systématisés par le tableau périodique de Mendeleïev. En plus de leur classement par activité chimique et la masse atomique, les différents éléments de ce tableau sont caractérisées par une grande variété de propriétés observables. S'agit d'affinité électronique, polarisabilité, angulaire, plusieurs moments d'électricité et magnétisme.