大量实验事实显示随着核内质子和中子数增大，核的性质呈现某种周期性变化，当质子数Z或中子数为2，8，20，28，50，82以及中子数为126时，原子核显得特别稳定，在自然界的含量也比邻近的核素更丰富。这些数称为幻数，具有幻数的核称为幻核。

这与核外电子填满壳层时的惰性元素化学性质特别稳定有类似性。因此考虑核子在其余A－1个核子的联合作用下的球对称中心势场中的运动，并考虑核子的自旋轨道强耦合作用，可以得出核子由低到高的能级结构。这些能级构成一些壳层