ایتنا - درک اینکه چرا الکترون‌ها دارای چنین مدار حداقلی هستند، به توسعه کامل مکانیک کوانتومی احتیاج داشت. الکترون‌ها مانند همه ذرات ماده، هم به صورت ذره و هم به صورت موج رفتار می‌کنند.

در بهترین حالت، می‌توان اتم را به‌عنوان یک هسته فشرده و متراکم تصور کرد که توسط الکترون‌های در حال چرخش احاطه شده است. اما این مدل بلافاصله به یک سؤال منتهی می‌شود: چگونه الکترون‌ها بدون کاهش سرعت به دور هسته می‌چرخند؟
 
به گزارش ایتنا و به نقل از لایوساینس، در اوایل قرن بیستم و پس از آزمایش‌های بی‌شمار، فیزیکدانان تازه شروع به جمع‌آوری تصویری منسجم از اتم کردند. آنها متوجه شدند که هر اتم دارای یک هسته متراکم، سنگین و با بار مثبت است که توسط ابری از الکترون‌های کوچک و با بار منفی احاطه شده است. با در نظر گرفتن این تصویر کلی، قدم بعدی آنها ایجاد یک مدل دقیق‌تر بود.
 
دانشمندان در اولین تلاش‌ها برای این مدل، از منظومه شمسی الهام گرفتند که دارای یک «هسته» متراکم (خورشید) است و توسط «ابری» از ذرات کوچکتر (سیارات) احاطه شده است. اما این مدل دو مشکل مهم داشت.
 
برای مثال، یک ذره باردار که شتاب می‌گیرد، پرتو الکترومغناطیسی ساطع می‌کند و چون الکترون، ذره باردار است و در طول مدارش شتاب می‌گیرد، باید پرتو ساطع کند. به گفته دانشگاه تنسی، این تابش باعث می‌شود که الکترون‌ها انرژی خود را از دست بدهند و به سرعت وارد هسته شوند و با آن برخورد کنند.

در اوایل دهه ۱۹۰۰ میلادی، فیزیکدانان تخمین زدند که چنین مارپیچ درونی کمتر از یک تریلیونم ثانیه یا یک پیکوثانیه طول می‌کشد. از آنجایی که اتم‌ها به وضوح بیشتر از یک پیکو ثانیه عمر می‌کنند، این مدل چندان مفید نبود.
 
موضوع دوم و دقیق‌تر، مربوط به ماهیت تابش بود. دانشمندان می‌دانند که اتم‌ها تشعشع می‌کنند، اما این کار را در فرکانس‌های بسیار گسسته و خاص انجام می‌دهند. اگر یک الکترون در حال گردش از مدل منظومه شمسی پیروی کند، برخلاف مشاهدات، انواع طول موج‌ها را ساطع می‌کند.
 
 
نیلز بور (فیزیکدان مشهور دانمارکی و برنده جایزه نوبل فیزیک) اولین کسی بود که راه حلی برای این موضوع ارائه کرد. او در سال ۱۹۱۳ پیشنهاد کرد که الکترون‌های یک اتم نمی‌توانند هر مداری را که می‌خواهند داشته باشند.

در عوض آنها باید در مدارهایی در فواصل بسیار مشخص از هسته قفل می‌شدند. علاوه بر این، او پیشنهاد کرد که الکترون حداقل فاصله‌ای را با هسته حفظ می‌کند و از آن بیشتر به هسته نزدیک شود.
 
او با زحمت و تفکر بسیار ایده‌ها را مطرح کرد. کمی بیش از یک دهه قبل از آن، ماکس پلانک (فیزیکدان آلمانی)، پیشنهاد کرده بود که انتشار تشعشع ممکن است «کوانتیزه» باشد؛ به این معنی که یک جسم فقط می‌تواند تابش را در قطعات مجزا جذب یا ساطع کند.

کوچکترین اندازه این تکه‌های گسسته عدد ثابتی بود که به ثابت پلانک معروف شد. قبل از این، دانشمندان فکر می‌کردند که این انتشارات پیوسته هستند، به این معنی که ذرات می‌توانند در هر فرکانسی تابش کنند.