爱丁顿提出氢氦聚变可能是恆星能量的主要来源，揭示了核聚变的潜力。1923年，美国物理学家阿瑟·康普顿观察到X射线或伽玛射线的光子跟物质交互作用，因失去能量而导致波长变长的现象，即「康普顿效应」，后来的核电磁脉冲弹应用了这一原理。1928年，日本物理学家仁科芳雄在与瑞典物理学家奥斯卡·克莱因共同发表康普顿散射研究论文，并推导出关于X射线的康普顿散射的「克莱茵－仁科方程式」。1929年，美国物理学家欧内斯特·劳伦斯与李明斯顿发展出回旋加速器，将质子分别经过一连串相对低的电压加速。第一部回旋加速器建于1930