最好將原子視為一個被嗡嗡作響的旋轉電子包圍的緊密，密集的核。這張照片立即導致了一個問題：電子如何在不慢下來的情況下保持周圍的旋轉？
這是20世紀初期的一個燃燒的問題，尋找答案最終導致了量子力學本身。
在20世紀初，在無數實驗之後，物理學家才開始匯總一份連貫的圖片原子。他們意識到，每個原子都有一個密集，重，帶正電荷的核，周圍是一團微小的，帶負電的電子。考慮到一般圖片，他們的下一步就是創建一個更詳細的模型。
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在最早的這種模型嘗試中，科學家從太陽系，具有密集的“核”（太陽）被較小顆粒（行星）的“雲”包圍。但是該模型引入了兩個重大問題。
首先，加速發射的帶電粒子電磁輻射。而且由於電子是充電的顆粒，並且它們在軌道期間加速，因此它們應發出輻射。這種發射會導致電子損失能量並迅速螺旋進來並與細胞核碰撞，據田納西大學的諾克斯維爾大學說。在1900年代初期，物理學家估計，這種內向的螺旋將不到一千萬秒的一秒鐘或一秒鐘。由於原子的壽命顯然比picsecond壽命更長，因此這行不通。
第二個更微妙的問題與輻射的性質有關。科學家知道原子會發出輻射，但它們以非常離散的特定頻率進行。軌道電子，如果遵循的話太陽系相反，模型會散發出各種波長，與觀測相反。
量子修復
著名的丹麥物理學家尼爾斯·鮑爾（Niels Bohr）是第一個提出解決這個問題的人。 1913年，他建議原子中的電子不能只是他們想要的任何軌道。取而代根據諾貝爾獎的引文條目。此外，他提出，電子可以達到的最小距離，並且它可能不會移近核。
他不僅將這些想法從帽子中拉出。十多年前，德國物理學家馬克斯·普朗克（Max Planck）提出，輻射的排放可能會被“量化”，這意味著對像只能吸收或發射離散塊中的輻射，並且沒有任何值所需的價值，根據佐治亞州立大學的熱物理參考頁面。但是這些離散的塊中最小的大小是一個常數，這被稱為普朗克的常數。在此之前，科學家認為這種排放是連續的，這意味著粒子可以在任何頻率下輻射。
普朗克的常數具有與角動量相同的單位，或者在圓圈中移動的物體動量。因此，Bohr將這一想法導入到繞核的電子中，說電子的最小軌道將等於恰好一個普朗克常數的角動量。較高的軌道可能具有兩倍的值，即三倍，或普朗克常數的任何其他整數倍數，但從來沒有任何部分（因此不是1.3或2.6，依此類推）。
它將需要全面的量子力學發展，以了解為什麼電子具有如此最小的軌道和明確定義的較高軌道。像所有物質粒子一樣，電子也像粒子和波一樣行為。雖然我們可能會想像一個電子作為繞核的微小行星，但我們可以很容易地想像它就像圍繞該核的波浪纏繞。
狹窄空間中的波浪必須遵守特殊規則。他們不能只有任何波長；它們必須由適合空間內的站立波製成。就像有人彈奏樂器一樣：例如，如果您將吉他弦的末端固定在吉他弦的末端，則只有某些波長才能合適，從而為您提供單獨的音符。同樣，核周圍的電子波必須擬合，並且電子與原子核的最接近的軌道由該電子的第一刻波給出。
量子力學的未來發展將繼續完善這張圖片，但基本要點仍然存在：電子無法更接近核，因為其量子力學性質不會讓它佔據更少的空間。
加起來能量
但是，有一種完全不同的方法來檢查不依賴量子力學的情況：只需查看所涉及的所有能量即可。繞核的電子被電被核吸引。它總是被拉近。但是電子也具有動能，可以使電子飛走。
對於穩定的原子，這兩個是平衡的。實際上，軌道中電子的總能量是其動力學和電能，負面。這意味著如果要刪除電子，則必須向原子添加能量。與太陽周圍的軌道上的行星相同：要從太陽系中刪除行星，您必須為系統添加能量。
查看這種情況的一種方法是想像一個電子“朝著核”“掉落”，被其相反的電荷吸引。但是由於量子力學的規則，它永遠無法達到核。因此，它被卡住了，永遠軌道。但是，這種情況是由物理學允許的，因為系統的總能量為負，這意味著它是穩定和綁定在一起的，形成了持久的原子。
最初於2011年1月21日發表在現場科學上，並於2022年6月22日重寫。
