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Autour du noyau de chaque atome, les électrons seraient confinés à des orbites bien précises. Une hypothèse prend forme : le rayonnement lumineux propre à chaque élément, découvert 50 ans plus tôt par Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen, s’expliquerait par le niveau d’énergie nécessaire pour faire " sauter " un électron d’une orbite à l’autre.

Dès lors, l’étude de ce rayonnement devient un magnifique outil pour comprendre la structure interne des atomes, c’est-à-dire le niveau d’énergie de toutes les orbites. Mais la compréhension du " pourquoi " de ces orbites mobilisera tout un groupe de jeunes et brillants cerveaux : Bohr, De Broglie, Schrödinger, Pauli, Heisenberg, Dirac.

À leur grande stupéfaction, ils vont découvrir qu’à l’échelle de l’infiniment petit, les lois ne sont pas les mêmes que celles de la physique classique qui soutient que chaque objet possède sa propre nature, qu’une roche est une roche, qu’une onde est une onde. La " dualité " onde-particule qu’Einstein avait attribuée à la lumière s’applique aussi aux électrons.