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Estudio científico de la estructura del átomo, sus estados de energía y su interacción con otras partículas y campos.

En la concepción moderna, el átomo está constituido por un núcleo pesado, de carga positiva, rodeado de una nube de electrones muy livianos, cargados negativamente. Las propiedades físicas de los átomos están en gran medida determinadas por las leyes de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica. Las principales herramientas para el estudio de estas propiedades son la espectroscopia, las colisiones entre partículas (ver acelerador de partículas) y los modelos estadísticos que simulan las complejas interacciones en un sistema de muchos cuerpos (como la dinámica de gases). Siendo un campo muy amplio, la física atómica tiene aplicaciones en el estudio de la materia condensada, de los gases, de los mecanismos de las reacciones químicas, de las ciencias de la atmósfera, del láser, de la física nuclear y del ordenamiento de los elementos en la tabla periódica.