فرميونات في الأغلفة (نموذج غلاف نووي)

نجد في أنوية الذرات الخفيفة والمتوسطة (التي تحتوي على 82 بروتون أو أقل) تكون مستويات الطاقة تحت بعضها ولكنها تكون بالتقريب متساوية للبروتونات والنيوترونات. أي أن مستويات الطاقة لهما تكون منزاحة بعض الشيئ ، ويعادل هذا الانزياح في نموذج القطرة فعل تنافر الشحنات الموجبة طبقا لقانون كولوم.

وتشغل الفرميونات ومنها البروتون والنيوترون في أحد الأغلفة - مثلما في حالة الإلكترونات في الذرة - اثنان من النوكليونات في الغلاف بحيث يأخذ العزم المغزلي لأحدهما عكس العزم المغزلي للآخر. وهذا يعني بالنسبة إلى الغلاف 1s أن إثنين فقط من النوكليونات يمكنها شغله ، وأن وجد نوكليونا فإنه يشغل مستوي طاقة أعلى وهو الغلاف 1p. وبناءا على ذلك نجد أن تشكيل النواة المتكونة من بروتونين ونيوترونين تكون مستقرة بصفة خاصة ، حيث أن كل من الغلاف 1s للبروتونات وللنيوترونات يكون مشغولا بالكامل. تلك هي حالة نواة الهيليوم-4 وهي أكثر الأنوية الذرية استقرارا (أشعة ألفا).

كما تنشأ اثنتين أخرتين من التشكيلات المستقرة جيدا بسبب المسافات الكبيرة بين مستويات الطاقة 1p و 1d, وكذلك بين 1d و 1f عندما يكون المداران 1p و 1d مشغولين بالكامل (ب 8 وبالتالي 20 نوكليون). والأنوية التي تشغل مداراتها المذكورة بروتونات أو نيوترونات بالكامل وتكون المسافات كبيرة بين مستويات طاقاتها فإنها تكون مستقرة أكثر من أنوية أخرى مماثلة ولكن تحوي نوكليونا أكثر أو يقل فيها نوكليونا. تلك الأنوية المستقرة بصفة خصة تسمي أنوية سحرية. وتسمى الأنوية التي ينطبق عليها ذلك الشرط بالنسبة للبروتونات والنيوترونات ، تسمى أنوية سحرية مزدوجة ، وهذا ينطبق على نظير الهيليوم-4 وكذلك على النظير 16O.