השם "אטום" (מהמילה היוונית "אטומוס", "בלתי ניתן לחלוקה") ניתן לחלקיק הבסיסי שמרכיב את היסודות, מאחר שהכימאים האמינו באותה תקופה כי לא ניתן לחלקו יותר. ובכל זאת, בתחילת המאה ה-20, באמצעות ניסויים שונים בתחום האלקטרומגנטיות והרדיואקטיביות, גילו פיזיקאים כי "האטום הבלתי ניתן לחלוקה" הוא גוש של חלקיקים תת-אטומים (אלקטרונים, פרוטונים ונייטרונים) אשר עשויים להתקיים גם בנפרד. זאת ועוד, בתנאים קיצוניים כגון בתוך כוכב נייטרונים, טמפרטורות גבוהות במיוחד ולחץ קיצוני מונעים מהאטומים להתקיים מלכתחילה, וקיימים רק החלקיקים התת-אטומיים. התחום במדע אשר חוקר את החלקיקים התת-אטומים הוא פיזיקת החלקיקים, והפיזיקאים העוסקים בו מקווים לגלות את טיבו היסודי האמיתי של החומר.