Naučnici genijalci, početkom prošlog vijeka, udarili su temelje savremene fizike i ostalih nauka o prirodi, preko spoznaje atomske strukture materije, svjesni da je ta spoznaja samo jedna aproksimacija prirodne stvarnosti. Danas znamo da su atomi osnovni supstrati Univerzuma, i nemoguće je otkrivati tajne Univerzuma, bez poznavanja atoma i njegovih konstituenata, elektrona, protona i neutrona. Protoni i neutroni čine prvu jedinicu strukture materije, a sastoje se od subatomskih čestica, kvarkova, temeljnih građevnskih komponenti strukture materije u Standardnom Modelu, moderne teorije elementarnih čestica. Potvrđeno je postojanje 6 kvarkova koje je teorija predvidjela: u–up, d–down, c–charm, s–strange, t–top, i b–bottom kvark. Protoni p i neutroni n, sastoje se iz u–up i d–down tipa: p=uud, n=ddu. To su dva stanja nukleona, koja se međusobno razlikuju projekcijom izotopskog spina, a prelaze jedan u drugi, pri rotaciji u imaginarnom izotopskom prostoru. Kvarkovi su subatomske čestice i jedna od dvije temeljne gradivne jedinice u strukturi materije. Up i down kvark čine čitav Svemir, prvenstveno iz razloga jer su najstabilniji. Kvarkovi su jedine čestice koje interagiraju preko sve četiri fundamentalne sile u Svemiru.
Drugu temeljnu jedinicu strukture materije čine leptoni. Leptoni se javljaju u 6 vrsta: Elektron, Muon, Tau, Elektonski neutrino, Muonski neutrino i Tau neutrino. Leptoni i kvarkovi su fudamentalni fermioni. Čestice koje su sastavljene od tri kvarka zovu se barioni, čestice koje sadrže kvark i antikvark zovu se mezoni. Barioni i mezoni obrazuju hadrone. Većina čestica ima svoje dvojnike-antičestice, istih masa ali se razlikuju po naboju (npr. elektron e-, pozitron e+; proton, antiproton; kvark, antikvark; itd.). Neutralne fudamentalne čestice, kakav je foton, indentične su sa svojim antičesticama.
Savremena nauka poznaje četiri tipa fundamentalnih interakcija, odnosno sila u atomima i njihovim simbiozama: elektromagnetne, slabe i jake nuklearne sile, i gravitacione interakcije, koje pokreću čitav Univerzum. Elektromagnetne interakcije javljaju se između čestica koje posjeduju električni naboj, i odgovorne su između ostalog za stabilnost atoma kao individue. Slaba interakcija odgovorna je za raspad nestabilnih elementarnih čestica, a jaka nuklearna interakcija osigurava stabilnost nukleona i atomskih jezgara. Prema opštoj teoriji relativnosti, gravitacija je rezultat distorzije u prostor-vremenu koju stvaraju masa i energija.
Fundamentalne interakcije opisuju se odgovarajućim poljima sile, a prenosioci pobude-eksitacije u tim poljima, su čestice-kvanti poznati kao fudamentalni bozoni. Kvant elektromagnetnog polja je foton, kvanti slabog polja su tri intermedijalna bozona W+, W- i Zo, kvanti jakog polja su osam gluona, kvant gravitacionog polja je hipotetička čestica graviton. Pomoću 6 kvarkova i 6 leptona koji izgrađuju materiju, i pomenute četiri čestice koji su prenosioci interakcije između čestica materije, sagledavaju se egzistencija i manifestacija stanja materije u Svemiru. Higgsov bozon bio je posljednja čestica Standardnog modela koja je otkrivena. Kritična je komponenta Standardnog modela. Njegovo otkriće pomaže da se potvrdi mehanizam pomoću kojeg temeljne čestice dobivaju masu.
Nigdje se nije uložio veći intelektulni napor, nego da se pronikne u strukturu atoma. Taj uloženi napor se isplatio. Nagla ekspanzija razvoja egzaktnih prirodnih nauka, fizike, hemije i biologije, tehničkih i biomedicinskih nauka, a samim tim i društvenih nauka, u direktnoj je korelaciji s uspješnim dekodiranjem strukture materije. Bez poznavanja struktute materije, prozori u Kosmos ostali bi zatamnjeni, telekomunikacije, kompjuteri, biotehnologija, vještačka inteligencija, bili bi nepoznati pojmovi. Bez poznavanja kvantnih stanja elektrona, ne bi postojali laseri i široki spektar laserske tehnike. Optička i elektronska mikroskopija, omogućili su vidljivost invazivnih bakterija i virusa. Da se ne poznaje struktura atoma, u dijagnostici ne bi postojala nuklearna magnetna rezonancija (NMR), kompjuterska tomografija (CT), pozitronska emisiona tomografija (PET), koje omogućavaju vidljivost defekta i štetnih ćelijskih mutacija u živim organizmima, s kojima se čovjek danas sve uspješnije bori. Poznavanje strukture materije omogućilo je konstrukciju moćnih sofisticiranih uređaja u radioterapiji: linearnih akceleratora, IGRT ili radioterapije vođena slikom, zatim savremenih tehnika u hirurgiji, kao što su SRS ili stereotaktička radiohirurgija, laparoskopska hirurgija, radioneurohirurški uređaj Gama nož, itd. Dakle, pouzdana spoznaja strukture materije, učinila je da se medicina spoji s prirodnim i tehničkim naukama, što je rezultiralo kolosalnim naučnim otkrićima i inovacijama u medicini zadnjih decenija.
Spoznajom strukture atoma, iz čega se sve sastoji, čovjek je ovladao atomima i s njima danas manipuliše. U nanotehnologijama koriste se atomi kao građevinski elementi za nove materijale, odnosno sintetišu se materijali željenih fizičkih i hemijskih osobina, koji se apliciraju u raznoraznim oblastima tehnike i tehnologija. To je moguće, jer atome ne samo da vidimo, nego s njima pravimo “egzibicije”. Te egzibicije s atomima, imat će sve veći i veći značaj za kvalitet života i budućnost naše civilizacije.
Čim su ušli i spoznali svijet atoma, naučnici su shvatili da je masa atoma velika energija koncentrisana na malom mjestu. Ta ekvivalencija mase i energije, bila je polazna ideja da se energija atoma kontrolisano generiše u nuklearnim elektranama za proizvodnju električne energije, cijepanjem atoma uranijuma, poznata kao nuklearna fisija. Proizvodnja električne energije kontrolisanom nuklearnom fisijom, generiše velike količine radioaktivnog nuklearnog otpada, koji je danas veliki ekološki i bezbjedonosni problem. Obrnuti proces nuklearnoj fisiji je nuklearna fuzija. Nuklearna reakcija fuzije je proces u kojim se spajaju individualni protoni i neutroni, ili se spajaju jezgra lakih elemenata u teža jezgra uz oslobađanje enormnih količina energije. Kada se ostvari kontrolisana fuzija u fuzionom reaktoru, nadamo se u skorijoj budućnosti, čovječanstvo će imati na raspolaganju neograničenu i vječitu energiju.
Neposredna aplikacija spoznaje strukture atoma su solarne ćelije. To su atomski generatori koji Sunčevu svjetlost, fotone, direktno pretvaraju u električnu energiju. Zbog neiscrpne energije Sunca, solarne elektrane bit će sve pouzdaniji izvor električne energije za potrebe naše civilizacije.