Khi nguyên tử thu được năng lượng, các điện tử nhảy lên quỹ đạo cao hơn và toàn bộ nguyên tử chuyển động xung quanh mạnh mẽ hơn. Ở mức năng lượng đã định, nguyên tử thay đổi trạng thái vật lý của vật chất từ rắn sang lỏng sang khí thành plasma .
Nguyên tử nói chung không thu được năng lượng; tất cả năng lượng được lưu trữ trong các electron, quay quanh hạt nhân trong các lớp vỏ. Các electron bị kích thích hoặc được cung cấp năng lượng di chuyển ra ngoài từ lớp vỏ này sang lớp vỏ khác, phá vỡ cấu trúc tinh thể của chất rắn, cấu trúc ít năng lượng nhất, và cho phép các nguyên tử chuyển động tự do ở trạng thái lỏng. Trạng thái lỏng này không dễ nén được, vì nó vẫn giữ được sự tiếp xúc chặt chẽ giữa các nguyên tử. Khi một nguyên tử thu được nhiều năng lượng hơn, nó sẽ trở thành chất khí, không giống như chất lỏng có thể nén được.
Ở trạng thái thứ tư của vật chất, plasma, các electron trong nguyên tử ở thể khí trở nên tràn đầy năng lượng nên chúng thoát ra khỏi nguyên tử hoàn toàn. Trạng thái nóng của vật chất này được cấu tạo hoàn toàn bởi các điện tử và ion tự do năng lượng. Các đặc tính độc đáo của plasmas đã dẫn đến sự phát triển của ti vi plasma và các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu khả năng sử dụng hydro plasma, một trường electron tự do và proton trần, trong các lò phản ứng tổng hợp hạt nhân để tạo ra nguồn năng lượng dồi dào và sạch.
