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这期间，关于原子的电子构造的工作也在逐渐进行；不久以后，我就又去请求卢瑟福的帮助和劝告了。于是，在1913年6月，我带着第二篇论文到了曼彻斯特；这篇论文除继续讨论放射性位移定律以及巴克拉辐射的起源以外，还处理了包含着多个电子的原子的基态。关于这一问题，我尝试着企图将一些电子轨道排列成类似于壳层结构的闭合圈；J.J.汤姆孙在早期企图依据他的原子模型来说明门捷列夫元素表中的周期性特点时，就首次地引入了这种壳层结构。

在卢瑟福的实验室中，这一次我遇到了赫斯和潘内特（Paneth）；他们告诉我，初步利用示踪原子法来系统地研究硫化铅和铬酸铅的熔度已经成功，这种研究是他们在那一年的年初在维也纳共同进行的。在每一方面来说，这些对曼彻斯特的反复访问是一种巨大的鼓舞，而且使我有宝贵的机会和实验室中的工作保持密切联系。那时，卢瑟福正在鲁滨孙（Robinson）的协助下忙于分析β射线的发射，并且正和安得雷德（Andrade）合作研究γ射线谱。此外，达尔文和莫斯莱当时正紧张地忙于有关晶体中X射线衍射的精细的理论探讨和实验探讨。

由于大英科学促进协会于1913年9月在伯明翰召开会议，我不久就又得到了再次见到卢瑟福的一个特殊的机会。在这次有居里夫人参加的会议上，特别开展了关于辐射问题的一般讨论，参加讨论的有瑞利、拉摩尔（Joseph Larmor）和洛伦兹（Lorentz）这样的权威人士，特别是金斯（Jeans），他作了关于量子理论对原子结构问题之应用的介绍性的叙述。他那明晰的论述，事实上是对那些在曼彻斯特集体之外通常受到很多怀疑的见解第一次公开地表示了严肃的兴趣。

使卢瑟福和我们大家都感到很好玩的一次意外事件是瑞利勋爵的发言。当约瑟夫·拉摩尔爵士很郑重地请他对最近的发展表示自己的意见时，这位在早年曾经对阐明辐射问题有过如此决定性贡献的伟大的老前辈很快地回答道：“我在年轻的时候很强烈地保持过许多看法，其中一种看法就是，一个过了六十岁的人不应该对摩登的见解表示他自己的看法。虽然我必须承认，今天我的看法不再那么强烈了，但是我仍然足够强烈地保持着它，因而我不能参加这种讨论！”

当我在六月间访问曼彻斯特时，就曾经和达尔文及莫斯莱讨论过按照元素的原子序数来排列它们的适当顺序的问题，而且那时我第一次得知了莫斯莱的计划，他要用劳厄—布喇格方法系统地测量各元素的高频辐射谱，以期解决这一问题。通过莫斯莱的非凡精力和有目的地进行实验的才能，他的工作进展得惊人地迅速，而早在1913年11月我就已经从他那里得到了一封最有兴趣的来信，信中说明了他得到的一些重要结果，并且关于如何按照已被证实为适用于光谱的那些路线来解释这些结果提了一些问题。

莫斯莱发现的简单定律，可以根据任一元素的高频辐射谱来不含糊地定出它的原子序数；在近代的物理学史和化学史中，很少有什么事件像莫斯莱的发现一样从一开始就吸引了如此普遍的兴趣。不但对于卢瑟福原子模型的决定性支持一下子就得到了承认，而且，引导门捷列夫，使他在自己的周期表中某些位置上脱离开原子量的递增顺序的那种直觉，也突出地显示了出来。特别说来，事情很明显，莫斯莱定律提供了一种明确无误的指南，可以借以寻求尚未发现的元素，将它们纳入原子序数顺序的空位中去。

关于原子中的电子组态问题，莫斯莱的工作也引起了重要的进步。在原子的最内部，原子核对个体电子的引力超过各电子的相互斥力；这种优势肯定地提供了一个基础，可以理解莫斯莱谱和人们预料某一体系所应有的另一些辐射谱之间的惊人类似性；该体系由一个赤裸的核和一个束缚电子组成。然而，更仔细的比较却带来了关于原子中电子构造的壳层结构的新知识。

不久以后，考塞耳（Kossel）就对这一问题作出了重要贡献；他指出，一个电子从核周围的一系列圈或壳层中的某一壳层中被取走，可以看作K型、L型及M型巴克拉辐射的起源。特别说来，他把莫斯莱谱中的Kα成分线和Kβ成分线归因于一些个体的跃迁过程，通过这种过程，K壳层中的一个电子空额将分别被L壳层或M壳层中的一个电子所补充。按照这种方式进行下去，考塞耳就能够在莫斯莱对谱线频率的测量结果中间找出进一步的关系；这就使他能够将一种元素的整个高频辐射谱表示为一个并合方案，在这种方案中，任一谱项和普朗克恒量的乘积，被认为等同于从原子的一个壳层中将一个电子移到一切壳层之外时所需的能量。

此外，考塞耳的观点也给另一事实提供了解释，那就是：波长渐增的穿透性辐射的吸收，实际上是从一个吸收界限开始的，这个界限代表着电子从对应壳层中一下子就完全离开的过程。中间受激态的不出现，被认为是由于原子基态中的一切壳层都已被占满。众所周知，通过泡利（Wolfgang Pauli）在1924年对适用于电子结合态的普遍不相容原理的表述，这一观点终于得到了最后的表示形式；泡利的表述曾受到斯唐谔（Stoner）的启示，他依据对光谱规律性进行的分析，推导了卢瑟福原子的壳层结构的精致细节。