能级是物理学中的重要概念，标识物理过程中涉及的能量等级。当代的物理最大的两个分支是凝聚态物理(condensed matter)和高能物理(high energy)，分别是在原子的能级和原子核内部粒子的能级。
原子核内部的运动的能量比原子和电子运动的能量要高很多，因此物理学的这个分支叫做高能物理。标准模型(standard model)比较好的描述了组成原子的粒子的物理性质，但是仍然有很多实验和理论问题是它不能描述的，如中微子(neutrino)的转化和质量，西格斯粒子(Higgs boson)的模型等等。要进行如此高能量的实验，主要借助遇加速器(accelerator)，将粒子加速到非常高能量后轰击要研究的标靶(target)。高能物理往往同时存在有数种乃至数十种不同的理论，然而由于实验数据的匮乏，这些理论都暂时无法验证。实验能够达到的能级是高能物理的最大瓶颈。
生物物理学是由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘交叉学科，是当代自然科学发展最迅速的方向之一。生物物理学主要是运用物理学的理论，技术和方法研究生命物质的物理性质和生命过程的物理和物理化学规律，以及物理因素对生物系统作用机制的科学。生物物理学研究的内容十分广泛，涉及的问题则几乎包括生物学的所有基本问题。近年来生物物理学的发展趋势着重在与更广泛的学科领域交叉，如数学、信息学等。这个方向是近两年新兴的交叉学科，申请者不仅来自物理专业的学生，还有生物专业的学生，因此竞争是非常激烈的，每年的Offer都相对比较少。
光学也是物理学中的一个重要分支，特别是在量子光学(quantum optics)的概念被提出后，这一领域得到了极大的发展。
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