فيزيك اتمي ، مولكولي و نوريفيزيك اتمي ، مولكولي و نوري (AMO) مطالعه فعل و انفعالات ماده ماده و نور در مقياس تك اتمها و مولكول ها است. اين سه حوزه به دليل روابط متقابل ، شباهت روشهاي به كار رفته و اشتراك مقياس هاي انرژي مرتبط با يكديگر ، در يك گروه قرار گرفته اند. هر سه منطقه شامل درمان كلاسيك ، نيمه كلاسيك و كوانتومي است. آنها مي توانند موضوع خود را از نظر ميكروسكوپي (برخلاف نظر ماكروسكوپي) درمان كنند.
فيزيك اتمي پوسته هاي الكترون اتم ها را مطالعه مي كند. تحقيقات فعلي بر فعاليت هاي كنترل كوانتومي ، خنك سازي و به دام انداختن اتم ها و يون ها ، پويايي برخورد در دماي پايين و اثرات همبستگي الكترون بر ساختار و پويايي متمركز است. فيزيك اتمي تحت تأثير هسته قرار دارد (به تقسيم بندي فوق ظريف نگاه كنيد) ، اما پديده هاي درون هسته اي مانند شكافت و همجوشي بخشي از فيزيك هسته اي محسوب مي شوند.
فيزيك مولكولي بر ساختارهاي چند اتمي و فعل و انفعالات داخلي و خارجي آنها با ماده و نور متمركز است. فيزيك نوري از اين نظر متمايز است كه تمركز آن نه بر كنترل ميدانهاي نوري كلاسيك توسط اجسام ماكروسكوپي بلكه بر ويژگيهاي بنيادي ميدانهاي نوري و فعل و انفعالات آنها با ماده در حوزه ميكروسكوپي است.
فيزيك ماده چگالفيزيك ماده متراكم رشته اي از فيزيك است كه با خصوصيات فيزيكي ماكروسكوپي ماده سروكار دارد. [74] [75] به طور خاص ، اين مربوط به فازهاي "متراكم" است كه هر زمان تعداد ذرات در يك سيستم بسيار زياد باشد و فعل و انفعالات بين آنها زياد باشد ، ظاهر مي شوند. [76]
آشنا ترين نمونه هاي فازهاي متراكم ، جامدات و مايعات هستند كه از پيوند با نيروي الكترومغناطيسي بين اتم ها بوجود مي آيند. [77] فازهاي غليظ تر عجيب و غريب عبارتند از: فوق مايع [78] و ميعانات بوز- اينشتين [79] كه در سيستم هاي اتمي خاصي در دماي بسيار پايين يافت مي شود ، فاز ابررسانايي كه توسط الكترون هاي رسانا در مواد خاصي نشان داده مي شود ، [80] و فازهاي فرو مغناطيسي و ضد فرومغناطيسي روي شبكه هاي اتمي مي چرخد.
فيزيك ماده چگال بزرگترين رشته فيزيك معاصر است. از لحاظ تاريخي ، فيزيك ماده چگال از فيزيك حالت جامد رشد مي كند ، كه اكنون يكي از زيرشاخه هاي اصلي آن محسوب مي شود. [82] واژه فيزيك ماده متراكم ظاهراً توسط فيليپ اندرسون هنگامي كه وي در سال 1967 به گروه تحقيقاتي خود - كه قبلاً نظريه حالت جامد بود - تغيير نام داد ، ابداع شد. [83] در سال 1978 ، بخش فيزيك جامد انجمن فيزيكي آمريكا به عنوان بخش فيزيك ماده چگال تغيير نام يافت. [82] فيزيك ماده چگال با شيمي ، علوم مواد ، فناوري نانو و مهندسي همپوشاني زيادي دارد.فيزيك نجومياخترفيزيك و نجوم كاربرد نظريه ها و روش هاي فيزيك براي مطالعه ساختار ستاره اي ، تكامل ستاره اي ، منشأ منظومه شمسي و مشكلات مربوط به كيهان شناسي است. از آنجا كه اخترفيزيك يك موضوع گسترده است ، فيزيكدانان فيزيكي به طور معمول بسياري از رشته هاي فيزيك را مورد استفاده قرار مي دهند ، از جمله مكانيك ، مغناطيس مغناطيسي ، مكانيك آماري ، ترموديناميك ، مكانيك كوانتوم ، نسبيت ، فيزيك هسته اي و ذرات و فيزيك اتمي و مولكولي.
كشف كارل يانسكي در سال 1931 مبني بر انتشار سيگنال هاي راديويي توسط اجرام آسماني ، علم نجوم راديويي را آغاز كرد. اخيراً مرزهاي نجوم با اكتشافات فضايي گسترش يافته است. اغتشاشات و تداخل از جو زمين ، مشاهدات مبتني بر فضا را براي نجوم مادون قرمز ، ماوراrav بنفش ، اشعه گاما و اشعه ايكس ضروري مي كند.
كيهان شناسي فيزيكي مطالعه شكل گيري و تكامل جهان در بزرگترين مقياس آن است. نظريه نسبيت آلبرت اينشتين در تمام نظريه هاي مدرن كيهان شناسي نقشي اساسي دارد. در اوايل قرن بيستم ، كشف هابل در گسترش جهان ، همانطور كه در نمودار هابل نشان داده شده است ، توضيحات رقيب معروف به جهان حالت پايدار و انفجار بزرگ را برانگيخت.انفجار بزرگ با موفقيت در هسته هسته اي انفجار بزرگ و كشف زمينه مايكروويو كيهاني در سال 1964 تأييد شد. مدل انفجار بزرگ بر دو ركن نظري استوار است: نسبيت عام آلبرت انيشتين و اصل كيهان شناسي. كيهان شناسان اخيراً مدل تكامل جهان ΛCDM را ايجاد كرده اند كه شامل تورم كيهاني ، انرژي تاريك و ماده تاريك است.پيش بيني مي شود كه از داده هاي جديد تلسكوپ فضايي اشعه گاما فرمي طي دهه آينده ، اطلاعات و كشف هاي زيادي حاصل شود و مدل هاي موجود جهان را به طور گسترده تجديد نظر يا روشن كند. به طور خاص ، احتمال كشف عظيم پيرامون ماده تاريك طي چند سال آينده امكان پذير است. فرمي براي يافتن شواهدي مبني بر اينكه ماده تاريك از ذرات عظيم ضعيف برهم كنش تشكيل شده است ، آزمايشاتي مشابه با برخورد دهنده بزرگ هادروني و ديگر آشكارسازهاي زيرزميني را جستجو خواهد كرد.