Der elementare Aufbau der Materie ist das Arbeitsgebiet der Atom- und Kernphysik. Erstere befasst sich mit dem Bau der Atomhülle und den Vorgängen darin, letztere mit den Atomkernen und den Elementarteilchen selbst. Hier werden die Denkweisen der klassischen Physik endgültig verlassen. Vielfach sind keine strikt kausalen Aussagen, sondern lediglich statistische Vorhersagen möglich, wie beispielsweise die Radioaktivität zeigt. Zudem ist die Kern- und Elementarteilchenphysik ein Gebiet intensiver Forschung, auf dem ein umfassendes Verständnis der Phänomene und vor allem deren Hintergründe auch im Zusammenhang mit der Entstehung des Kosmos noch vielfach fehlen. Auf Gebieten wie Allgemeine Feldtheorie oder Struktur und Energieinhalt des Kosmos tappen wir weitgehend im Dunkeln. Hier sind Revolutionen größten Ausmaßes zu erwarten.