In 1922 bedacht Otto Stern een experiment waarmee hij de theorie van Niels Bohr ongeldig wou verklaren. Hij wilde testen of het atoom met zijn elektronen in een magnetisch veld B in elke richting kon worden georiënteerd of alleen in discrete richtingen zoals N. Bohr had voorgesteld.

O. Stern schoot een bundel Ag-ionen in een niet-homogeen magnetisch veld B en na de doortocht verzamelde hij de atomen op een glasplaat.

Als men de individuele zilveratomen als kleine magneten beschouwt, dan zou in het inhomogeen magnetische veld B – afhankelijk van hun oriëntatie – de bundel onder verschillende hoeken afbuigen en zouden de afgebogen atomen – naar zijn verwachting en zoals de klassieke theorie voorspelde – een enkele brede vlek op de detectorplaat vormen.

Het inhomogeen magnetisch veld stuurde echter de straal in twee afzonderlijke richtingen waardoor er twee vlekken op de plaat verschenen.

Historisch gezien was dit experiment doorslaggevend om de wetenschappers te overtuigen van de realiteit van de kwantificering van het impulsmoment voor systemen op atomaire schaal.

 Het idee van O. Stern was in theorie eenvoudig. Maar in de praktijk kwam het opbouwen van het experiment – wat hij aan Walther Gerlach overliet – neer op een ‘Sisyphus-achtige arbeid’. Het was een uitdaging om een waarneembaar resultaat te produceren. De collectorplaat was slechts een fractie van de grootte van een spijkerkop. Voor het waarnemen van de patronen in de zilverafzetting was dus een microscoop vereist. Ook de rook van goedkope sigaren, die rijk zijn aan zwavel, was nodig. De zwavel helpt het zilver zich te ontwikkelen tot zichtbaar gitzwarte zilversulfide.