când o coajă este plină (adică atunci când nucleonii au consumat toate seturile posibile de sarcini de numere cuantice), se formează un nucleu de stabilitate neobișnuită. Acest concept este similar cu cel găsit întrun atom în care un set umplut de numere cuantice de electroni are ca rezultat un atom cu stabilitate neobișnuită-un gaz inert. Când toți protonii sau neutronii dintr-un nucleu sunt în cochilii umplute, numărul de protoni sau neutroni se numește „număr magic”.”Unele dintre numerele magice sunt 2, 8, 20, 28, 50, 82, și 126. De exemplu, 116Sn are un număr magic de protoni (50) și 54Fe are un număr magic de neutroni (28). Unele nuclee, de exemplu 40ca și 208pb, au numere magice atât de protoni, cât și de neutroni; aceste nuclee au o stabilitate excepțională și sunt numite „magie dublă”.”Numerele magice sunt indicate pe graficul nuclizilor.
cochilii umplute au un moment unghiular total, J, egal cu zero. Următorul nucleon adăugat (un nucleon de valență) determină J a noii stări fundamentale. Când nucleonii (singuri sau în perechi) sunt excitați în afara stării de bază, ei schimbă impulsul unghiular al nucleului, precum și paritatea acestuia și proiecția izospinului numere cuantice. Modelul shell descrie câtă energie este necesară pentru a muta nucleonii de pe o orbită pe alta și modul în care se schimbă numerele cuantice. Figura de mai sus prezintă o diagramă energetică a celor două cochilii umplute ale stării de bază a 12C. promovarea unui nucleon sau a unei perechi de nucleoni într-o coajă neumplută pune nucleul într-una din stările excitate.