الفيزياء النووية والنشاط الإشعاعي: تدرس الفيزياء النووية تركيب النواة الذرية وخصائصها، مع التركيز على النشاط الإشعاعي والانشطار والاندماج النووي. ويحدث النشاط الإشعاعي عندما تطلق بعض الأنوية غير المستقرة جسيمات أو أشعة عالية الطاقة بصورة تلقائية، وتستخدم المواد المشعة في تشخيص الأمراض وعلاج السرطان ومتابعة العمليات الصناعية والعلمية. أما الانشطار النووي فيعتمد على انقسام النواة إلى أجزاء أصغر مطلقًا طاقة كبيرة، في حين يقوم الاندماج النووي على اتحاد أنوية خفيفة لتكوين نواة أثقل مع إنتاج طاقة تفوق طاقة الانشطار.

الفيزياء الصغروية فرع من الفيزياء يدرس الظواهر على مقاييس صغيرة جداً مثل الذرات والجزيئات والنوى والجسيمات دون الذرية، ويهدف إلى فهم القوانين الأساسية لسلوك المادة والطاقة على المستوى المجهري بالاستعانة بميكانيكا الكم وفيزياء الذرة لتكملة الوصف الكلاسيكي للظواهر.

الطاقة الكامنة النووية هي الطاقة المرتبطة بجسيمات داخل نواة الذرة نتيجة الترابط بواسطة القوة النووية الشديدة، وتشمل طاقة ظواهر مثل الاندماج والانشطار النووي حيث يكون لمجموع الجسيمات كتلة أقل من مجموع كتلها المفردة، فيتحرر الفرق على شكل حرارة وإشعاع، ويُعد اندماج الهيدروجين في الشمس مثالاً على تحرير هذه الطاقة.

فلسفة الفيزياء الحرارية والإحصائية فرع من فلسفة الفيزياء يدرس الأسس والتأويلات المفاهيمية للديناميكا الحرارية الكلاسيكية والميكانيكا الإحصائية والنظريات المرتبطة، وتركز على طبيعة الإنتروبيا ومراتب القانون الثاني للديناميكا الحرارية ومسألة عدم الرجوع الزمني وأصل سهم الزمن وطبيعة الاحتمالات في الميكانيكا الإحصائية.

الفيزياء البلازمية هي فرع من الفيزياء يدرس البلازما، أي الغاز شديد التأين الذي يشكل معظم المادة في الكون وسلوكه المختلف عن الغازات المتعادلة؛ تساهم في تفسير ظواهر فلكية مثل الهالة الشمسية والرياح الشمسية وتشتت المادة بين النجوم، وتطبيقاتها تشمل فهم تشكيل النجوم والعناقيد والاندماج النووي.