19世纪末20世纪初的物理学革命从原子“实体”破门而入，随之而来的是物质结构的秘密逐层被揭开，给人类展示出微观领域的丰富多彩的自然图景，微观物理学的发展对整个自然科学产生了巨大的影响。20世纪上半叶的各门学科都向自己的小尺度领域进军，并把较深层次的考察同更大尺度层次的探索结合起来，在宏观、微观研究上均有了新的突破。[1]
现代自然科学的发展是在宏观研究与微观研究的相互促进中实现的，高度的分化与高度的综合是现代科学发展的一个重要的特点。下面就现代自然科学发展的几个方面做一概述：
原子核（英语：Atomicnucleus）是原子的核心部分，位于原子的中央，占有原子的大部分质量。原子核由质子和中子组成。当周围有和其中质子等量的电子围绕时，构成的是原子。原子核极其渺小。
实验用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α粒子发生角度比汤姆孙模型所预言的大得多的偏转，大约有1/8000的α粒子偏转角大于90°，甚至观察到偏转角等于150°的散射，称大角散射，更无法用汤姆生模型说明。
汤姆生模型
汤姆生模型认为，原子的正电荷均匀地分布在整个原子球体中（球直径的数量级是10的-10次方米），带负电的电子则散布在正电荷内。这些电子分布在对称的位置上，有如葡萄干均匀地分布在蛋糕中似的。故人们把它称为“葡萄干蛋糕”模型。当这些电子静止在平衡位置时，电子就会振动而使原子发光。
1911年卢瑟福提出原子的有核模型（又称原子的核式结构模型），与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核，电子绕着核在核外运动，由此导出α粒子散射公式，说明了α粒子的大角散射。卢瑟福的散射公式后来被盖革和马斯登改进了的实验系统地验证。根据大角散射的数据可得出原子核的半径上限为10-14米[1]，此实验开创了原子结构研究的先河。这个实验推翻了J.J.汤姆森在1903年提出的原子的葡萄干圆面包模型，认为原子的正电荷和质量联系在一起均匀连续分布于原子范围，电子镶嵌在其中，可以在其平衡位置作微小振动，为建立现代原子核理论打下了基础。
图册
实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，这就是α粒子的散射现象。
3、基本粒子
电子、组成原子核的质子和中子，以及作为辐射单元的光子，人们将其称为基本粒子。其中：
（1）质子的发现