Atom çekirdeği
Çekirdek Modelleri > Kabuk modeli ve diğer kuantum modeller:

Çekirdekte bulunan nükleonların yörüngelerde hareket ettiği bazı atom modelleri önerildi. Atom fiziği teorisindeki atomik orbitale benzer şekilde. Bu dalga modelleri, nükleonları ya potansiyel kuyu içinde boyutsuz nokta parçacıklar olarak ya da optiksel modeldeki olasılık dalgaları şeklinde tasavvur etmiştir. Potansiyel kutular içindeki bu yörüngeler sürtünmesizdir ve nükleonların büyük bir hıza sahip olduğu düşünülmüştür.
Yukarıdaki modellerden, nükleonların fermiyon oluşturmak amacıyla çiftler halinde yörüngelerde dolaştığı fikri ortaya atılabilir. Bu, deneylerden bilindiği üzere çift ve tek atom çekirdeklerini açıklamamıza imkân sunar. Çekirdek kabuğunun gerçek doğası ve kapasitesi atom yörüngesindeki elektronlardan dolayı değişmektedir. Çünkü nükleonların hareket ettiği potansiyel kuyular (özellikle büyük çekirdeklerde) elektronları atoma bağlayan merkez elektromanyetik potansiyel kuyudan farklıdır. Atomik yörünge modeliyle olan bazı benzerlikler belki helyum-4 gibi küçük atomik çekirdeklerde görülebilir. Helyum-4 çekirdeğinde iki proton ve iki nötron 1s yörüngelerinde ayrı bir şekilde dolanmaktadır. Bu durum helyum atomundaki iki elektronun 1s yörüngesinde hareket etmesine benzer. Böylelikle aynı sebepten kaynaklı sıra dışı bir kararlılık durumuna erişilir. 5 nükleonlu çekirdekler son derece kararsız ve kısa ömürlüdür. Ama 3 nükleonlu helyum-3, kapalı 1s orbital kabuğu olmamasına rağmen kararlıdır. Bir diğer 3 nükleonlu çekirdeğe sahip olan triton hidrojen-3 kararsızdır ve izole edildiğinde helyum-3'e bozunur. 1s yörüngesindeki 2 nükleonun [NP] zayıf nükleer kararlılığı döteryum hidrojen-2'de bulunur. Her bir nükleon fermiyon iken [NP] döteryum bozondur ve böylelikle [NP] döteryum, kabuk içindeki kapalı paketlemeden dolayı Pauili dışlama ilkesine uymaz. 6 nükleonlu Lityum-6 ise kapalı ikinci 1p yörünge kabuğu olmadığı zaman oldukça kararlıdır. Toplam 1'den 6'ya kadar nükleon sayısı olan hafif çekirdekler içerisinde yalnızca 5 nükleon sayısına sahip olanlar kararlı olduğuna dair belirtiler göstermez. Kapalı kabuğun dışındaki hafif çekirdeklerin beta-kararlılığına dair gözlemler dikkate alınacak olunursa, nükleer kararlılığın, çok sayıda proton ve nötrona sahip kabuk yörüngelerinin basit kapamalarından daha karmaşık olduğu söylenebilir.
Nükleonların gezindiği yörüngeler söz konusu büyük çekirdekler olduğunda elektron kabuğundan farklı bir özelliğe bürünürler. Ama en azından, mevcut nükleer teori çok sayıda proton ve nötron tarafından doldurulmuş çekirdek kabuğunu tahmin edebilmektedir. Kararlı kabuk kapanması alışılmadık bir şekilde kararlı yapılandırmaları tahmin eder, kimya alanında neredeyse durağan asal gaz grubuna benzer bu durum. Buna bir örnek olarak 50 protonun kapalı kabuğunun kararlılığı verilebilir. Kalay elementinin 10 adet kararlı izotopa sahip olmasını sağlayan şey budur. Bu sayı ile kalay elementi diğer elementlerden daha fazla izotopa sahip bir elementtir. Benzer şekilde kabuk kapanmasından olan uzaklık izotopların sıra dışı kararsızlıklarını açıklayabilmektedir.
Kapalı kabuktan uzakta çekirdeksel özellikleri açıklama girişimi kabuk modeliyle ilgili birçok problemi beraberinde getirmektedir. Bu da, deneysel verileri uygun hale getirebilmek için potansiyel kuyu şekillerindeki karmaşık post hoc bozukluklarına yol açmaktadır. Fakat bu matematiksel manipülasyonların aslında gerçek çekirdeğin uzaysal deformasyonlarına karşılık gelip gelmediği kafalarda kalmış bir soru işaretidir. Kabuk modeline dair problemler nükleon bulutları içeren gerçeğe uygun iki cisim ve üç cisim nükleer kuvvet etkilerini önermektedir. Close-Packed Spheron Model of Linus Pauling and the 2D Ising Model of MacGregor bu bulut modellerine örnek olarak verilebilir.