水素原子の電子とプロトンの波動関数は、陽子と同じ位置で電子を見つける可能性が非常に小さいようになるようなものです。これは、電子と陽子の波動関数が異なる形状を持ち、「bohr半径」として知られる空間の領域によっても分離されているためです。 Bohr半径は、水素原子の電子とプロトンの間の平均距離です。
量子力学の法則は、電子がプロトンに渦巻くのを防ぎます。これは、電子には一定量の角運動量があるためです。これは、その回転の尺度です。電子の角運動量は、プロトンの周りの軌道にそれを保ちます。
古典物理学では、電子は電磁放射によって絶えずエネルギーを失うため、電子はプロトンに渦巻くでしょう。ただし、量子力学では、電子は量子として知られる離散量でのみエネルギーを失うことができます。電子が失うことができるエネルギーの量は、電子の軌道のエネルギーレベルの差によって決まります。電子の軌道のエネルギーレベルは量子化されています。つまり、特定の値しか持たないことを意味します。
水素原子の電子の最低エネルギーレベルは、「基底状態」として知られています。電子は、「励起状態」として知られている次のエネルギーレベルに到達するのに十分なエネルギーがない限り、エネルギーを失い、陽子にスパイラルを失うことはできません。電子を次のエネルギーレベルに励起するために必要なエネルギーは、電子が電磁放射によって失う可能性のあるエネルギーよりも大きくなります。これが、電子がプロトンにスパイラルしない理由です。
