第一壳层离原子核很近，“座位”也是最少的，只能容纳两个电子。氦是二号元素，恰好有两个电子，因此，氦有一个完美的第一层，增加或减少一个电子都会破坏这种完美。需要极大的能量，比如高温或高压，才能将这些电子从舒适的位置挪出来，这可比化学反应所能提供的能量高多了。人们一般认为不存在氦的化合物。它很少与其他原子互动，也就意味着它的存在很难被注意到。氦在地球上非常不活跃，很晚才被人类发现，这并不奇怪。实际上，当有人注视太阳的时候，氦才偶然被发现。
1868年，天文学家皮埃尔·朱尔斯·让森为了观测日食跋涉了半个地球。在印度东部贡土尔(Guntur)的一座信号塔的顶端，他安装了一台分光镜，这台仪器可以将光线的颜色分解成极其精细的彩虹状光谱。这种光谱来自原子中的电子，这些电子吸收了能量，从它们的常规壳层中跳到更高能量的能级，然后再回落到它们原来舒适的位置，同时释放出它们之前吸收的能量，这就是我们眼中五颜六色的光。每个元素的壳层阶梯高度略有不同，所以它们发出的光线也有所不同，最终形成了一个颜色鲜艳的条形码——光谱，每种元素都有其独特的光谱。在让森记录的太阳光谱中，出现了一条亮黄色的光谱，跟当时已知的任何元素都不对应，但他没有在意。