લિથિયમનું કેન્દ્ર અસ્થિરતાની સીમા પર હોય છે, કેમકે સર્વ સ્થિર કેંદ્ર ધરાવતા તત્વોમાં લિથિયમના બે સ્થિર આઈસોટોપ (વિવિધરૂપ) સૌથી ઓછું આકર્ષણ બળ ધરાવે છે. આવી આણ્વીક અસ્થિરતાને કારણે લિથિયમ ઓછો અણુભાર ધરાવતો હોવા છતાં ખૂબન અલ્પ પ્રમાણમાં મળે છે. [૧] આ બધાને કારણે આણ્વિક ભૌતિક શાસ્ત્રના અભ્યાસમાં લિથિયમ ખુબ મહત્વનું છે. ૧૯૩૦માં સૌ પ્રથમ વખત લિથિયમના અણુનું હિલિયમમા આણ્વિક પરિવર્તન કરાયું હતું. તે મનવ ઇતિહાસનો સૌ પ્રથમ અણુ પ્રક્રિયા હતી. લિથિયમ ડ્યુટેરાઈડ નામનો પદાર્થ ટપ્પાવાર ઉષ્ણ આણ્વિક શસ્ત્ર માં અણુ ઈંધણ તરીકે વપરાય છે.