परमाणु की संरचना वास्तव में बहुत दिलचस्प है। परमाणु अनिवार्य रूप से जटिल संरचनाएं हैं जो कई परमाणु नाभिकों और निश्चित क्रम और आकार के कणों से बनी होती हैं। प्रत्येक परमाणु में एक निश्चित संख्या में प्रोटॉन (ध्रुव), इलेक्ट्रॉन (पॉज़िट्रॉन) और न्यूट्रॉन (समान रूप से धनात्मक आवेश) होते हैं। वास्तव में, यह परमाणु में न्यूट्रॉन और प्रोटॉन का क्रम है जो परमाणु समस्थानिक तय करता है।
परमाणु की संरचना भी ऊर्जा संरक्षण के नियम पर आधारित है। इस नियम में ऊर्जा को न तो नष्ट किया जा सकता है और न ही बनाया जा सकता है, केवल एक अवस्था से दूसरी अवस्था में परिवर्तित किया जा सकता है। अब आप जानते हैं कि ऊर्जा संरक्षण का नियम न केवल परमाणु पर बल्कि मनुष्यों सहित स्थूल जगत पर भी लागू होता है! परमाणु अत्यधिक ऊर्जावान कणों के द्रव्यमान होते हैं जो प्रकृति में हर जगह पाए जाते हैं। एक परमाणु का नाभिक असंख्य इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन (परमाणुओं के नाभिक) और न्यूट्रॉन (परमाणुओं के न्यूट्रल चार्ज कण) से भरा होता है।
जैसा कि हमने ऊपर उल्लेख किया है, एक परमाणु का नाभिक हाइड्रोजन (जो एक तटस्थ तत्व है), ऑक्सीजन (एक गैर-तटस्थ तत्व भी), सिलिकॉन (दो इलेक्ट्रॉनों वाला एक तत्व) और बेरिलियम के नाभिक (ए) से बना होता है। बोरॉन-कार्बन बॉन्ड)। परमाणु की संरचना इतनी जटिल है कि इसका अध्ययन करने के लिए विभिन्न विधियों का प्रयोग किया जाता है। जिनमें से एक बेरियोनिक कण स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग है जिसमें बेरियन द्वारा विद्युत चुम्बकीय विकिरण के विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के अवशोषण या वितरण का विश्लेषण करके विभिन्न रासायनिक संरचना वाले विभिन्न पदार्थों का पता लगाया जाता है।
किसी भी परमाणु पदार्थ का परमाणु द्रव्यमान या भार प्रोटॉन संख्या या कणों के कक्षीय विन्यास द्वारा तय किया जाता है। परमाणु द्रव्यमान का स्थायित्व भी इलेक्ट्रॉन कोशों की मात्रा पर निर्भर करता है। प्रोटॉन की संख्या स्थिरता निर्धारित करती है। उप-परमाणु कणों के मानक मॉडल जेम्स क्लर्क मैक्सवेल द्वारा खोजे गए हिग्स बोसॉन ने परमाणु की संरचना को निर्धारित किया। हिग्स बोसोन बहुत भारी और बहुत अस्थिर होते हैं।
प्रत्येक परमाणु में कई दुर्लभ समस्थानिकों के साथ हाइड्रोजन, हीलियम और नियॉन होते हैं। नाभिक की व्यवस्था ऐसी है कि प्रत्येक नाभिक केवल एक प्रोटॉन को सहन कर सकता है। एक परमाणु में मौजूद न्यूट्रॉन की संख्या उसके नाभिक को जन्म देने के लिए पर्याप्त होती है। परमाणु की संरचना इतनी जटिल है कि इसका पूरा विवरण इस लेख के दायरे से बाहर है।
1950 के दशक की शुरुआत में पहली बार रेडियो वेव साइंस प्रयोगों द्वारा संरचना की माप का उपयोग किया गया था। प्रोफेसर रिचर्ड फेनमैन और उनकी टीम का यह शोध उप-परमाणु कणों के घनत्व को निर्धारित करने में सफल रहा। बाद में, यह वही शोध दल विद्युत चुम्बकीय आकर्षण की ताकत का निर्धारण करने में सफल रहा और किसी भी प्रणाली के विकास के लिए लिए गए समय की गणना और रिकॉर्ड करने वाला पहला व्यक्ति बन गया, चाहे वह क्रिस्टल हो या चट्टान। यह सब रेडियो संकेतों की मदद से किया गया और इसने विज्ञान के लिए नए और क्रांतिकारी दृष्टिकोण का मार्ग प्रशस्त किया।
पिछले दशकों के दौरान, इन संकेतों का उपयोग फिर से एक अलग लेकिन समान रूप से महत्वपूर्ण तकनीक – इंडिपेंडेंस पार्टिकल साइंस (आईपी) का उपयोग करके विकसित किया गया था। यह एक ऐसी तकनीक है जो किसी परमाणु की इलेक्ट्रॉन व्यवस्था के कारण उसके असंतुलन को मापती है। इस तकनीक के उपयोग से प्रोटॉन की संख्या का एक मात्रात्मक माप दिया गया जो परमाणुओं को एक पूर्ण परमाणु बनने के लिए आवश्यक है। इस पद्धति का उपयोग करके, वैज्ञानिक इलेक्ट्रॉन व्यवस्था के संदर्भ में परमाणु की संरचना का निर्धारण करने में सक्षम थे।
परमाणु की संरचना को मापने वाली तकनीकों के परिवार में नवीनतम जोड़ को क्वांटम पर्टर्बेशन एनालिसिस (QPA) कहा जाता है। यह एक प्रणाली के समय के विकास को मापता है जिसके माध्यम से एक नाभिक और एक अणु के बीच एक कमजोर संपर्क बनता है। QPA तकनीक द्विध्रुवीय नामक दो-हाथ प्रणाली के साथ परमाणुओं के समय के विकास को मापती है। प्रयोग में दो ऐसी प्रणालियों का उपयोग किया गया जो ध्रुवता की स्थिति में हैं, अर्थात् अत्यधिक उत्तेजित और तटस्थ। यह पाया गया कि जब हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के घोल में एक अणु बनता है और हाइड्रोजन परमाणु अत्यधिक उत्तेजित हो जाते हैं तो वे रिंग संरचनाओं के क्षेत्र में चले जाते हैं जो हाइड्रोजन बांड बनाते हैं। क्यूपीए माप हमें स्थान और ऐसे परमाणुओं की संख्या के बारे में जानकारी देता है जो हाइड्रोजन बांड बना सकते हैं और अंततः अन्य अणुओं के साथ संबंध बना सकते हैं।