自從1897年湯姆遜發現電子是各種原子的共同組分以來，人們就開始探索原子的結構，建立了各種原子結構模型。
盧瑟福最初並沒有明確地提出原子的有核模型，他隻是根據粒子大角度散射的實驗結果判定，原子內部的正電荷必定集中在中心位置。隻有這樣，才能解釋為什麼比電子重幾十倍的帶正電荷的粒子會以很大的概率被原子反彈。但是，從麥克斯韋的經典電磁理論來看，如果正電荷集中在原子中心，帶負電的電子就不能穩定地在原子的外層軌道上運動，也就是說，在這種情況下，電子在繞中心運動的時候就應該產生光輻射而消耗能量，從而縮短其旋轉周期，其旋轉軌道就會越來越小。於是，在經曆一條螺線軌跡之後，電子最終會落在原子核上，整個原子就會塌陷，所對應的光譜應該是一個連續光譜。按照盧瑟福的觀點，氫原子是一個體積極小的帶有單位正電荷的核和一個帶有負電荷並在核周圍的軌道上運動的電子組成的。這顯然不符合經典理論的穩定性要求。盧瑟福的有核原子模型一提出就遇到了這麼嚴重的問題，那麼究竟是盧瑟福的模型錯了，還是麥克斯韋的經典理論在此不適用了呢？
丹麥物理學家玻爾對這項研究很有興趣，他既欽佩根據實驗結果能大膽地做出原子有核這種判斷的盧瑟福，又了解該模型所麵臨的難以克服的困難。於是他表示願意到曼徹斯特大學做訪問學者，盧瑟福欣然同意。1912年春天，玻爾到盧瑟福實驗室工作了4個月，參加了a粒子散射的實驗工作，但他的主要工作還是理論研究。玻爾堅信有核原子模型是符合客觀事實的，而麥克斯韋的電磁理論在此並不太適用。天才就是突然間萌生一個能對某一領域做出解釋的新想法，或是突然間意識到一個新現象即將出現的預知感。此刻，玻爾認為要解決原子的穩定性問題，應該采用量子假說。早在他做博士論文過程中初次受到普朗克的量子論的啟發時，他就認識到處理原子尺度的問題，經典理論往往會得到與實際不符的結論。現在他進一步體會到，要描述原子現象，就必須對經典概念進行一番徹底的改造。
其實，在玻爾之前，已有一些科學家想到過用量子假說來描述原子結構。奧地利的哈斯曾就此做了最初嚐試，但他的結果是十分粗略的。後來，英國的尼科爾森也試圖把量子假說中的普朗克常數引入原子模型，但他隻是照搬了普朗克的振子概念，認為輻射的光頻率就是振子的振動頻率，即原子以什麼頻率振動就以什麼頻率輻射。所以他對原子光譜的解釋是不可能成功的。玻爾仔細分析了這些設想以及其中存在的問題，力圖能為有核原子模型的穩定性問題找出解決辦法。
1913年初，玻爾已返回哥本哈根。正當他冥思苦想之際，一個學生朋友漢森問他準備用這個模型對光譜作什麼樣的解釋。當玻爾說對這個問題他什麼也說不上來時，漢森向他介紹了氫光譜的巴爾末公式，這是瑞士的一名中學數學教師巴爾末從氫光譜線的頻率中總結出來的。漢森建議玻爾認真考慮這個事實。另外，玻爾還從德國科學家斯塔克有關價電子躍遷產生輻射的思想中得到啟發。許多年以後，玻爾回憶說：“當我看到巴爾末公式時，一切都豁然開朗了！”
於是，光譜係、量子假說、原子核式模型這三方麵的問題在玻爾睿智的大腦中有機地結合在一起，終於得出了明確的答案。就在1913年，玻爾在盧瑟福核式原子模型的基礎上運用量子化概念，提出了定態躍遷原子模型理論。他假設繞核運動的電子有許多可能的軌道，電子不能從一個軌道“平滑”
地進入另一個軌道，而隻能“躍遷”過去。當電子繞原子核在軌道上旋轉時，並不會像經典電磁理論預言的那樣發光，隻有當電子從一個較高能量狀態的軌道躍遷到另一個較低能量狀態的軌道時才發光。這樣輻射出來的能量就是一個量子。如果電子原來就處在最低能量狀態的軌道，那麼它就不會躍遷了。除非外麵給它能量，使它從最低能量狀態軌道躍遷到較高能量狀態的軌道。這時，它不但不發光，相反還要吸收特定能量的光。在玻爾的原子模型中，軌道是“量子化”的，電子在同一條軌道上運動時是不會失去能量的，因此原子也就不會塌陷，並且，原子的光譜也不會是連續譜。
玻爾把論文原稿從丹麥寄給盧瑟福。根據常識，盧瑟福馬上就發現了玻爾理論中的一個嚴重問題：即一個電子必須事先知道它要躍遷到哪一條軌道。這是多麼不可思議！另外，盧瑟福在給玻爾的信中曾隨意地提到，他認為論文篇幅有些長，正準備進行壓縮。沒想到玻爾馬上乘船來到了曼徹斯特大學，針對盧瑟福的意見逐條進行了辯解，直至獲勝為止。
盧瑟福不僅比玻爾年長而且學術地位也很高，而玻爾本是一位舉止斯文、態度溫和的學者，一向對盧瑟福很有禮貌也十分尊重，但是玻爾為了捍衛原子理論所表現出的固執卻令盧瑟福感到出乎意料！當然，盡管認為玻爾理論尚不成熟，盧瑟福還是把它交給了《哲學雜誌》，這就足以表明盧瑟福認為這一理論是有價值的。在瑞士，蘇黎世的施特恩和勞厄在研究了玻爾的論文之後說，如果該論文竟然會被意外地證明是正確的話，他們從此就不再搞物理學。而在德國的格丁根則與之相反，科學家德拜和索末菲熱烈讚同玻爾的論文，索末菲還明確地對法國科學家布裏淵說，這是一篇具有曆史意義的傑作。