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.

النظرية الذرية تصور علمي يفسر بنية المادة من خلال الذرات ومكوناتها الداخلية، وقد تطور من فكرة الذرة الصلبة الصغيرة إلى نموذج أكثر تعقيداً بعد اكتشاف الإلكترون والبروتون والنيوترون. أظهر اكتشاف الإلكترون أن الذرة تحتوي جسيمات سالبة الشحنة، ثم بين نموذج رذرفورد أن للذرة نواة صغيرة موجبة محاطة بإلكترونات، ولاحقاً أوضح اكتشاف النيوترون سبب تماسك النواة. تفسر النظرية الذرية خصائص العناصر من خلال عدد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات، كما توضح معنى الأيونات والنظائر والكتلة الذرية والعدد الذري ودور الإلكترونات الخارجية في التفاعلات الكيميائية.

سبر أغوار الذرات موضوع علمي يتناول أدوات فهم البنية الذرية وما دونها عبر التجربة والنظرية، من النماذج الأولى للذرة إلى تقنيات الرصد والتبعثر والمجاهر والجسيمات. يقوم على فكرة أن المادة المرئية تتكون من بنى دقيقة لا تكشفها العين، وأن اكتشافها غيّر الكيمياء والفيزياء والتقنية. يمثل هذا المجال رحلة الإنسان من التصور الفلسفي للمادة إلى القدرة على قياس الذرات والتحكم في خواصها.

نظرية الأنظمة مقاربة متعددة التخصصات تهتم بدراسة الأنظمة كوحدات متماسكة مكوّنة من أجزاء مترابطة تتفاعل داخل بيئة معينة، تهدف لفهم تطورات الأنظمة وحدودها وهيكليتها وسلوكها مع التركيز على التآزر والخصاص الناشئة بين أجزاء النظام التي تجعله وحدة واحدة أكثر تأثيراً. وتستخدم النظرية في مجالات متعددة كعلوم الحاسوب والأحياء والاجتماع والإدارة وغيرها، وقد ساعدت هذه النظرية في نمو هذه المجالات وتطورها وجسر الهوة بين العلوم المختلفة ومجال علم الأنظمة. نشأت من أعمال "لودفيج فون بيرتالانفي" وتوسعت بجهود مفكرين مثل بارسونز ولوهمان، الذين وظفوا مفاهيمها لتحليل الأنظمة الاجتماعية، ورغم اتهامها أحياناً بالعلم الزائف، يرى مؤيدوها أنها نموذج لتطوير المعرفة العلمية لا مجرد نظرية قابلة للاختبار. ساهمت النظرية في تطورات كبرى في مجالات مختلفة كالإدارة والبيئة والذكاء الاصطناعي، وتستخدم كأداة لتفسير العلاقات بين المكونات والأنظمة ودعم التكامل المعرفي بين تخصصات مختلفة، ما جعلها جسراً مهماً بين مجالات العلم المختلفة لفهم التعقيد في العالم الطبيعي والاجتماعي على حد سواء.

الفيزياء النووية هي فرع من الفيزياء يدرس خواص النويات الذرية وتراكيبها وتفاعلاتها. وقد بدأت في وقت مبكر من القرن الماضي باكتشاف خاصية النشاط الإشعاعي ونواة الذرة. وتحتوي النواة على أغلب كتلة الذرة، وتتكون من النيوترونات والبروتونات التي لها نفس الكتلة تقريبًا. والبروتونات لها شحنة كهربائية موجبة، بينما لا تحمل النيوترونات أية شحنة. ويحدد عدد البروتونات في النواة العنصر الكيميائي الذي تنتمي إليه الذرة، بينما يحدد عدد النيوترونات النظير الذي تمثله. وتربط بين الجسيمات قوة عظيمة تدعى القوة النووية التي تحزمها معًا لتجعل لكل النويات نفس الكثافة العالية. وتُستخدم التفاعلات النووية، المتمثلة في الانشطار والاندماج، في إنتاج كميات كبيرة من الطاقة. وتُستخدم الطاقة الانشطارية لتوليد الكهرباء ولتزويد السفن بالطاقة. وقد قادت الأبحاث في الفيزياء النووية إلى ابتكار أساليب جديدة لتشخيص الأمراض وعلاجها والتعقيم وحفظ الأغذية.