Cuando una concha está llena (es decir, cuando los nucleones han agotado todos los conjuntos posibles de asignaciones de números cuánticos), un núcleo de formas de estabilidad inusuales. Este concepto es similar al que se encuentra en un átomo donde un conjunto lleno de números cuánticos de electrones da como resultado un átomo con una estabilidad inusual, un gas inerte. Cuando todos los protones o neutrones de un núcleo están en caparazones llenos, el número de protones o neutrones se denomina «número mágico».»Algunos de los números mágicos son 2, 8, 20, 28, 50, 82, y 126. Por ejemplo, 116Sn tiene un número mágico de protones (50) y 54Fe tiene un número mágico de neutrones (28). Algunos núcleos, por ejemplo 40Ca y 208Pb, tienen números mágicos de protones y neutrones; estos núcleos tienen una estabilidad excepcional y se llaman «doblemente mágicos».»Los números mágicos están indicados en la carta de los nucleidos.
Los proyectiles rellenos tienen un momento angular total, J, igual a cero. El siguiente nucleón añadido (un nucleón de valencia) determina la J del nuevo estado fundamental. Cuando los nucleones (individuales o en pares) se excitan fuera del estado fundamental, cambian el momento angular del núcleo, así como su paridad y los números cuánticos de proyección de isospín. El modelo de caparazón describe cuánta energía se requiere para mover nucleones de una órbita a otra y cómo cambian los números cuánticos. La figura de arriba muestra un diagrama de energía de las dos capas llenas del estado fundamental de 12C. La promoción de un nucleón o un par de nucleones a una capa sin llenar pone al núcleo en uno de los estados excitados.