Het elektron in een waterstofatoom botst niet met het proton vanwege de wetten van de kwantummechanica. In de kwantummechanica worden elektronen en protonen beschreven als golffuncties, dit zijn wiskundige functies die de toestand van het systeem beschrijven. De golffuncties van elektronen en protonen zijn verspreid over een gebied in de ruimte, en de waarschijnlijkheid dat een elektron of proton op een bepaalde locatie wordt aangetroffen, wordt gegeven door het kwadraat van de golffunctie.

De golffuncties van elektronen en protonen in een waterstofatoom zijn zodanig dat de kans dat een elektron op dezelfde locatie als een proton wordt aangetroffen zeer klein is. Dit komt omdat de golffuncties van elektronen en protonen verschillende vormen hebben, en ze ook gescheiden zijn door een gebied in de ruimte dat bekend staat als de 'Bohr-straal'. De Bohr-straal is de gemiddelde afstand tussen het elektron en het proton in een waterstofatoom.

De wetten van de kwantummechanica voorkomen ook dat het elektron in een spiraal in het proton terechtkomt. Dit komt omdat het elektron een bepaalde hoeveelheid impulsmoment heeft, wat een maat is voor zijn rotatie. Het impulsmoment van het elektron houdt het in een baan rond het proton.

In de klassieke natuurkunde zou een elektron in een proton terechtkomen omdat het voortdurend energie zou verliezen door elektromagnetische straling. In de kwantummechanica kan het elektron echter alleen energie verliezen in discrete hoeveelheden, ook wel quanta genoemd. De hoeveelheid energie die het elektron kan verliezen wordt bepaald door het verschil tussen de energieniveaus van de banen van het elektron. De energieniveaus van de banen van het elektron zijn gekwantiseerd, wat betekent dat ze alleen bepaalde waarden kunnen hebben.

Het laagste energieniveau van het elektron in een waterstofatoom staat bekend als de 'grondtoestand'. Het elektron kan geen energie verliezen en in het proton terechtkomen, tenzij het voldoende energie heeft om het volgende energieniveau te bereiken, dat bekend staat als de 'aangeslagen toestand'. De energie die nodig is om het elektron naar het volgende energieniveau te exciteren is groter dan de energie die het elektron kan verliezen door elektromagnetische straling. Dit is de reden waarom het elektron niet in het proton spiraalt.