盡管摩斯利已經說明了元素的真正數量和順序，但是其他基本問題仍然存在，那些曾經困擾門捷列夫和他那個時代的科學家的問題，那些困擾了年輕時的亞伯舅舅的問題，那些現在困擾著我的問題依然存在。我對化學、光譜學和放射性的研究樂趣讓位給了一個個痛苦的“為什麼”。為什麼會有元素?為什麼它們具有各自的性質?是什麼使堿金屬和鹵族如此活躍，一個易失電子，一個易得電子？如何才能解釋稀土元素的相似性和其鹽分美麗的顏色和磁性？什麼導致了元素所擁有的獨特而又複雜的光譜，以及巴爾莫辨別出的這些光譜數值的規律?尤其是，到底是什麼讓元素如此穩定，經過數十億年仍保持不變，不僅是在地球上，而且似乎在太陽和其他恒星上也如此？這些是40年前亞伯舅舅年輕時感到困擾的問題，但是在1913年，他告訴我所有這些問題以及好多其他問題在原則上已經得到了回答，並且一個新的領域已經突然打開了。
盧瑟福和摩斯利主要關注的是原子的原子核、它的質量和電荷單位。但是據推測，繞原子核旋轉的電子，它們的結構和鏈結才對元素的化學性質甚至是其許多物理性質具有決定作用。因此，考慮到這種電子，盧瑟福關於原子的模型就不那麼有說服力了。根據經典的麥克斯韋理論，這樣一個類似太陽係的原子理論根本不可能存在，因為電子一秒鍾繞核旋轉一萬億次以上會放射出可見光，這樣的原子會射出瞬間的閃光，隨著電子能量的喪失，電子闖入原子核，原子也就向內塌陷瓦解。但是現實的情況卻是元素和原子都持續了數十億年，實際上是永遠存在（除了放射性之外）。那麼，原子到底怎樣才可能反抗看上去很短暫的命運而長期保持穩定呢？
人們需要創造新的原理來解釋這種不可思議的現象。了解到這??點是我一生中，至少是我的“化學生涯”中的第三次狂喜--第一次狂喜是學習道爾頓和他的原子理論，第二次狂喜是學習門捷列夫和他的元素周期表。但是我認為第三次狂喜從某種程度上說是最令人震驚的，因為它違反了（或者說似乎是違反了）我所知道的所有經典科學理論，並且違反了我所知道的所有合理性和因果關係。
1913年，尼爾斯·波爾曾在盧瑟福實驗室工作，他把盧瑟福的原子模型和普朗克的量子理論結合起來，解釋了這種現象。1900年，普朗克提出，能量不是被連續不斷地吸收或者發散，而是不連續的數據包式的吸收或發散，也就是以量子的形式吸收或發散，可用定時炸彈來比喻。愛因斯坦就是利用這種理論導出他的光電效應公式，但是奇怪的是，量子理論的其他方麵和它的革命性潛能卻被忽略了，一直到波耳利用這種觀點並配合盧瑟福的原子理論，來解釋原子中電子的能量問題，量子理論才大放光彩。古典物理認為，以電子在無限的軌道上環繞著原子核，如太陽係的模型，難以保持穩定，電子會栽入原子核。而與此相反的是，波耳假定原子擁有有限數量的電子軌道，每一個軌道都有特定的能量級或是量子狀態。能量最小的軌道最接近原子核，波耳把它稱為“基態”，電子可以永久停留在這個軌道中，圍繞原子核旋轉，卻不會發散或損失任何能量。這是一個令人吃驚的大膽假設，因為它暗示經典電磁學理論在原子這個微觀世界裏可能是行不通的。
當時並沒有證據證明這種假說的正確性，它隻是靈感和想象力。波耳假定的電子躍進--它們會沒有預兆地直接從一個能量級跳躍到另一個能量級。波耳假設，除了電子的基態，還有更高能量的軌道，更高能量的“定態”，電子有時能暫時地改變位置進入這些定態。因此，如果原子吸收了合適頻率的能量，一個電子就能從基態移動到更高能量的軌道，盡管遲早它會釋放出與它吸收的相同頻率的能量，從而回到它原來的基態。這就是發生熒光和磷光現象時原子所發生的變化。這種假說解釋了光譜線的發散或吸收，而這在50多年來一直是個難解之謎。