gdy powłoka jest pełna (to znaczy, gdy nukleony zużyły wszystkie możliwe zestawy przydziałów liczb kwantowych), tworzy się jądro o niezwykłej stabilności. Koncepcja ta jest podobna do tej znalezionej w atomie, gdzie wypełniony zestaw liczb kwantowych elektronów powoduje atom o niezwykłej stabilności-gaz obojętny. Gdy wszystkie protony lub neutrony w jądrze znajdują się w wypełnionych skorupach, liczba protonów lub neutronów nazywana jest „liczbą magiczną.”Niektóre z magicznych liczb to 2, 8, 20, 28, 50, 82, i 126. Na przykład 116Sn ma magiczną liczbę protonów (50), a 54Fe ma magiczną liczbę neutronów (28). Niektóre jądra, na przykład 40CA i 208pb, mają magiczną liczbę zarówno protonów, jak i neutronów; jądra te mają wyjątkową stabilność i są nazywane „podwójnie magicznymi.”Magiczne liczby są wskazane na wykresie nuklidów.
wypełnione pociski mają całkowity moment pędu, J, równy zero. Następny dodany nukleon (nukleon walencyjny) określa J nowego stanu podstawowego. Gdy nukleony (pojedynczo lub w parach) są wzbudzone poza stanem podstawowym, zmieniają moment pędu jądra, a także jego parzystość i rzuty izospinowe. Model powłoki opisuje, ile energii jest potrzebne do przeniesienia nukleonów z jednej orbity na drugą i jak zmieniają się liczby kwantowe. Powyższy rysunek przedstawia schemat energetyczny dwóch wypełnionych powłok stanu podstawowego 12C. Promocja nukleonu lub pary nukleonów do niewypełnionej powłoki powoduje, że jądro znajduje się w jednym ze stanów wzbudzonych.