Ang pisika ng Atomic, ang pang-agham na pag-aaral ng istraktura ng atom, ang estado ng enerhiya, at ang mga pakikipag-ugnayan sa iba pang mga partikulo at may mga electric at magnetic na larangan. Ang pisika ng Atomic ay napatunayan na isang napakalaking matagumpay na aplikasyon ng mga mekanika ng quantum, na kung saan ay isa sa mga cornerstones ng modernong pisika.
Ang paniwala na ang bagay ay gawa ng mga pangunahing mga bloke ng gusali na nakaraan sa mga sinaunang Greeks, na nag-isip na ang lupa, hangin, apoy, at tubig ay maaaring bumuo ng mga pangunahing elemento kung saan itinayo ang pisikal na mundo. Binuo din nila ang iba't ibang mga paaralan ng pag-iisip tungkol sa panghuli ng bagay. Marahil ang pinaka kapansin-pansin ay ang paaralang atomist na itinatag ng mga sinaunang Greeks Leucippus ng Miletus at Democritus of Thrace mga 440 bc. Para sa mga kadahilanan na pilosopiko, at nang walang pakinabang ng eksperimentong ebidensya, nabuo nila ang paniwala na ang bagay ay binubuo ng hindi mahahati at hindi masisira na mga atomo. Ang mga atomo ay nasa walang tigil na paggalaw sa pamamagitan ng nakapaligid na walang bisa at bumangga sa isa't isa tulad ng mga bilyar na bola, katulad ng modernong teorya na kinetic ng mga gas. Gayunpaman, ang pangangailangan para sa isang walang bisa (o vacuum) sa pagitan ng mga atomo ay nagtaas ng mga bagong katanungan na hindi madaling masagot. Para sa kadahilanang ito, ang larawan ng atomist ay tinanggihan ng Aristotle at ang paaralan ng Athenian na pabor sa paniwala na ang bagay na iyon ay patuloy. Gayunpaman, ang ideya ay nagpatuloy, at muling napakita ang 400 taon mamaya sa mga sinulat ng makatang Romano na si Lucretius, sa kanyang akda na De rerum natura (On the Nature of Things).
Marami pa ang nagawa upang isulong ang ideya na ang bagay ay maaaring gawin ng mga maliliit na particle hanggang sa ika-17 siglo. Ang pisika ng Ingles na si Isaac Newton, sa kanyang Principia Mathematica (1687), iminungkahi na ang batas ni Boyle, na nagsasaad na ang produkto ng presyon at ang lakas ng tunog ng isang gas ay pare-pareho sa parehong temperatura, ay maaaring ipaliwanag kung ang isang ipinapalagay na ang gas ay binubuo ng mga particle. Noong 1808, iminungkahi ng chemist ng Ingles na si John Dalton na ang bawat elemento ay binubuo ng magkaparehong mga atomo, at noong 1811 ang pisikong pisika ng Italya na si Amedeo Avogadro ay nagpahiwatig na ang mga particle ng mga elemento ay maaaring binubuo ng dalawa o higit pang mga atom na natigil nang magkasama. Tinawag ni Avogadro ang gayong mga molekula ng konglomerasyon, at, batay sa eksperimentong gawa, ipinagpalagay niya na ang mga molekula sa isang gas ng hydrogen o oxygen ay nabuo mula sa mga pares ng mga atoms.
Sa panahon ng ika-19 siglo ay nabuo ang ideya ng isang limitadong bilang ng mga elemento, ang bawat isa na binubuo ng isang partikular na uri ng atom, na maaaring pagsamahin sa halos walang limitasyong bilang ng mga paraan upang mabuo ang mga compound ng kemikal. Sa kalagitnaan ng siglo ang kinetikong teorya ng mga gas ay matagumpay na nag-uugnay sa gayong mga kababalaghan tulad ng presyon at lagkit ng isang gas sa mga galaw ng mga atomic at molekular na mga particle. Sa pamamagitan ng 1895 ang pagtaas ng bigat ng ebidensya ng kemikal at ang tagumpay ng teorya ng kinetic ay nag-iwan ng kaunting pagdududa na ang mga atomo at molekula ay totoo.
Ang panloob na istraktura ng atom, gayunpaman, ay naging malinaw lamang sa unang bahagi ng ika-20 siglo kasama ang gawain ng pisikong pisika ng British na si Ernest Rutherford at ang kanyang mga mag-aaral. Hanggang sa pagsisikap ni Rutherford, isang tanyag na modelo ng atom ang naging tinatawag na modelo na "plum-puding", na isinulong ng pisikong pisika ng Joseph na si Joseph John Thomson, na gaganapin na ang bawat atom ay binubuo ng isang bilang ng mga electron (plum) na naka-embed sa isang gel ng positibong singil (puding); ang kabuuang negatibong singil ng mga elektron ay eksaktong nagbabalanse sa kabuuang positibong singil, na nagbubunga ng isang atom na neutral na neutral. Nagsagawa si Rutherford ng isang serye ng mga nakakalat na mga eksperimento na hinamon ang modelo ni Thomson. Napansin ni Rutherford na kapag ang isang sinag ng mga partikulo ng alpha (na ngayon ay kilala bilang helium nuclei) ay tumama sa isang manipis na gintong foil, ang ilan sa mga particle ay na-deflect paatras. Ang nasabing malaking pagpapalitan ay hindi kaakibat ng modelo ng plum-puding.
Ang gawaing ito ay humantong sa atomikong modelo ng Rutherford, kung saan ang isang mabibigat na nucleus ng positibong singil ay napapalibutan ng isang ulap ng mga light electrons. Ang nucleus ay binubuo ng mga positibong sisingilin ng mga proton at electrically neutral na neutron, na ang bawat isa ay humigit-kumulang na 1,836 beses bilang napakalaking bilang ng elektron. Dahil ang mga atomo ay napakaliit na minuto, ang kanilang mga katangian ay dapat ibukod sa pamamagitan ng hindi direktang mga eksperimentong pamamaraan. Ang pinuno sa mga ito ay ang spectroscopy, na ginagamit upang masukat at bigyang kahulugan ang electromagnetic radiation na pinalabas o hinihigop ng mga atomo habang sumasailalim sila ng mga paglipat mula sa isang estado ng enerhiya patungo sa isa pa. Ang bawat elemento ng kemikal ay naglalagay ng enerhiya sa natatanging mga haba ng daluyong, na sumasalamin sa kanilang istraktura ng atom. Sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng mga mekanika ng alon, ang lakas ng mga atomo sa iba't ibang estado ng enerhiya at ang mga katangian ng wavelength na kanilang pinapalabas ay maaaring makalkula mula sa ilang mga pangunahing pisikal na constants — ibig sabihin, electron mass at singil, ang bilis ng ilaw, at palagiang Planck. Batay sa mga pangunahing constants na ito, ang mga numerical na paghuhula ng mga mekanika ng quantum ay maaaring account para sa karamihan sa mga sinusunod na mga katangian ng iba't ibang mga atomo. Sa partikular, ang mga mekanika ng kabuuan ay nag-aalok ng isang malalim na pag-unawa sa pag-aayos ng mga elemento sa pana-panahong talahanayan, na nagpapakita, halimbawa, na ang mga elemento sa parehong haligi ng talahanayan ay dapat magkaroon ng magkatulad na mga katangian.
Sa mga nagdaang taon, ang kapangyarihan at katumpakan ng mga laser ay nagbago ng larangan ng pisika ng atomic. Sa isang banda, ang mga laser ay lubos na nadagdagan ang katumpakan kung saan masusukat ang katangian ng mga haba ng haba ng mga atomo. Halimbawa, ang mga modernong pamantayan ng oras at dalas ay batay sa mga sukat ng mga dalas ng paglipat sa atomic cesium (tingnan ang orasan ng atom), at ang kahulugan ng metro bilang isang yunit ng haba ay nauugnay ngayon sa mga pagsukat ng dalas sa pamamagitan ng bilis ng ilaw. Bilang karagdagan, ang mga laser ay nagawa ganap na bagong mga teknolohiya para sa paghiwalayin ang mga indibidwal na mga atom sa mga electromagnetic traps at paglamig ang mga ito hanggang sa ganap na zero. Kapag ang mga atomo ay dinadala mahalagang upang magpahinga sa bitag, maaari silang sumailalim sa isang kabuuan ng paglipat ng mekanikal na phase upang makabuo ng isang superfluid na kilala bilang isang kondensasyon ng Bose-Einstein, habang natitira sa anyo ng isang dilute gas. Sa bagong estado ng bagay na ito, ang lahat ng mga atomo ay nasa parehong magkakaugnay na estado ng dami. Bilang isang kinahinatnan, ang mga atomo ay nawawala ang kanilang mga indibidwal na pagkakakilanlan, at ang kanilang mga katangian ng mekanikal na wavelike na mekanikal ay nagiging nangingibabaw. Ang buong pahinahon pagkatapos ay tumugon sa mga panlabas na impluwensya bilang isang solong magkakaugnay na nilalang (tulad ng isang paaralan ng mga isda), sa halip na bilang isang koleksyon ng mga indibidwal na atomo. Ang kamakailang trabaho ay ipinakita na ang isang magkakaugnay na sinag ng mga atomo ay maaaring makuha mula sa bitag upang makabuo ng isang "laser laser" na magkatulad sa magkakaugnay na sinag ng mga photon sa isang maginoo na laser. Ang laser laser ay nasa isang maagang yugto din ng pag-unlad, ngunit mayroon itong potensyal na maging isang pangunahing elemento ng mga teknolohiya sa hinaharap para sa katha ng microelectronic at iba pang mga aparato ng nanoscale.
