Всё вокруг человека состоит из атомов, но понимание этой простой сегодня идеи потребовало десятилетий исследований. Джим Аль-Халили отправляется по следам учёных, которые постепенно раскрывали устройство материи и при этом неоднократно обнаруживали, что прежние представления о природе были ошибочными. Первые научные модели описывали атом как мельчайшую и неделимую частицу вещества. Если разделять материю на всё более маленькие части, атом должен был стать последней возможной точкой. Однако эксперименты конца XIX века ставят эту картину под сомнение. Джозеф Джон Томсон обнаруживает электрон и доказывает, что атом имеет внутреннее устройство. Позднее Эрнест Резерфорд проводит эксперименты с радиоактивностью и приходит к ещё более неожиданному выводу. Почти вся масса атома сосредоточена в крошечном ядре, окружённом огромным по сравнению с ним пустым пространством. Возникает вопрос о том, как устроена эта система и почему она вообще существует. Попытки применить обычные законы физики приводят к противоречиям. Нильс Бор предлагает новую модель атома, а последующие исследования заставляют физиков пойти ещё дальше. Постепенно формируется квантовая механика, описывающая поведение материи на мельчайших масштабах. В этом мире частицы ведут себя совсем не так, как окружающие человека предметы. Их положение и движение невозможно описать с привычной точностью, а некоторые свойства приходится выражать через вероятность. Работы Гейзенберга, Шрёдингера и других исследователей приводят к ожесточённым научным спорам. Даже Альберт Эйнштейн не готов принять некоторые выводы новой физики. Но эксперименты продолжают подтверждать необычные свойства атомного мира. Теория, казавшаяся почти невозможной, постепенно становится одной из основ современной науки. Следующим шагом становится изучение атомного ядра. Учёные обнаруживают протоны и нейтроны, а затем выясняют, что ядро при определённых условиях можно разделить. Открытие ядерного деления показывает, насколько огромная энергия скрывается в небольшом количестве вещества. Во время Второй мировой войны эти знания приводят к созданию атомной бомбы. После войны исследования продолжаются. Атомная физика используется в энергетике, медицине и новых технологиях, а учёные проникают ещё глубже в устройство материи. Джим Аль-Халили связывает отдельные открытия в единую историю. Поиски мельчайшей частицы постепенно приводят физиков к миру, где привычные законы перестают быть очевидными, а попытка понять атом меняет представление человека о самой природе реальности.
