Оболо́чечная моде́ль ядра́, модель атомного ядра, согласно которой составляющие ядро нуклоны (протоны и нейтроны) движутся в едином потенциальном поле и находятся в определённых квантовых состояниях. Оболочечная модель ядра была сформулирована в 1949 г. М. Гёпперт-Майер и независимо Х. Йенсеном, О. Хакселем и немецким геохимиком Х. Зюссом. В 1963 г. Гёпперт-Майер и Йенсен получили за её создание Нобелевскую премию по физике. Разработка оболочечной модели ядра была инициирована открытием в 1930-х гг. т. н. магических чисел в атомных ядрах. Оболочечная модель ядра является основой современных представлений о структуре атомного ядра.

Движение нуклонов в ядре, согласно оболочечной модели ядра, напоминает движение электронов в атоме или планет в Солнечной системе. Однако в отличие от указанных аналогов в атомном ядре нет единого центра притяжения, каковыми являются ядро в атоме или Солнце в Солнечной системе. Единое потенциальное поле, в котором движутся нуклоны, возникает в результате суммарного воздействия на каждый нуклон остальных нуклонов ядра. Это поле обычно называют средним ядерным полем.

Согласно оболочечной модели ядра со сферически симметричным потенциальным полем, нуклоны, находящиеся в квантовых состояниях с одинаковыми энергией, орбитальным моментом и полным моментом количества движения (описываемым квантовым числом $j$), заполняют т. н. одночастичный уровень (используются также термины «подоболочка», «орбита», «орбиталь»). Протоны и нейтроны заполняют разные уровни. С ростом числа нуклонов в ядрах уровни заполняются последовательно от нижнего (с низкой энергией) к верхнему (с более высокой энергией). Последовательный характер заполнения уровней продиктован принципом Паули. Максимальное число протонов либо нейтронов на одном уровне равно $2j + 1$. Уровни с близкими энергиями образуют группы, называемые оболочками. Оболочки же, напротив, отделены друг от друга значительными энергетическими интервалами. Атомные ядра, в которых одни оболочки полностью заполнены, а другие пусты, обладают повышенной устойчивостью, что определяется большими энергетическими интервалами между оболочками. При надлежащем выборе потенциала среднего поля заполнение разных оболочек происходит тогда, когда число протонов или нейтронов в ядре равно одному из магических чисел (2, 8, 20, 28, 50, 82, для нейтронов также 126). Таким образом, оболочечная модель ядра объясняет существование магических чисел.

В основном состоянии ядра нуклоны располагаются на нижних орбитах, т. е. на уровнях с наименьшими возможными энергиями. Переход ядра из основного состояния в возбуждённое происходит, когда один или несколько нуклонов под внешним воздействием переходят с нижних орбит на верхние. Наоборот, переход нуклона с верхней орбиты на нижнюю приводит к выделению энергии, равной разнице энергий этих орбит. Положение любого нуклона на той или иной орбите определяет его квантовые характеристики – энергию, величины орбитального и полного моментов количества движения, чётность. Поэтому, зная распределение нуклонов по орбитам ядра в некотором состоянии, можно объяснить или предсказать аналогичные характеристики соответствующих ядерных состояний. Оболочечная модель ядра объясняет возникновение групп ядер, имеющих долгоживущие возбуждённые ― т. н. изомерные состояния, позволяет предсказать характеристики бета-распада ядер, приближённо вычислить значения магнитных моментов атомных ядер.

Описанная выше классическая оболочечная модель ядра изменялась с течением времени и продолжает дополняться и уточняться. В современных вариантах оболочечной модели ядра наряду с воздействием на нуклоны единого потенциального поля учитываются также взаимодействия между отдельными нуклонами, которые не могут быть сведены к действию единого поля. В первую очередь в расчёт берутся силы спаривания между двумя нуклонами одинакового типа, заполняющими один и тот же уровень, приводящие к тому, что полный момент количества движения такой пары равен 0, а её чётность положительна. Кроме того, в расчётах, как правило, напрямую учитываются все взаимодействия нуклонов, находящихся вне заполненных оболочек.

В деформированных ядрах (т. е. в случае, если потенциал среднего поля не обладает сферической симметрией) описанная выше картина одночастичных уровней изменяется. В частности, при аксиальной симметрии потенциала каждый уровень, характеризующийся полным моментом $j$, расщепляется на $(2j + 1)/2$ подуровней с разными энергиями. На каждом подуровне может находиться не больше пары нуклонов, имеющих проекции полного момента на ось симметрии, равные $\pm 1/2, \pm 3/2, \ldots, \pm j$ (т. н. схема Нильссона). Нуклоны ядра заполняют эти подуровни так же, как в сферических ядрах. Характеристики ядра определяются распределением нуклонов по подуровням. Таким образом, оболочечная модель ядра была распространена на несферические ядра.

Предсказания новых магических чисел определяют направление современных работ по синтезу новых химических элементов периодической системы. Расчёты показывают, что ядра, имеющие числа протонов вблизи $Z = 114\text{--}126$ и числа нейтронов вблизи $N = 184$, должны иметь повышенную стабильность. Группа ядер с числами протонов и нейтронов вблизи указанных чисел $Z$ и $N$ называется островом стабильности. Он отделён от «материка» известных стабильных ядер «морем» менее стабильных, быстрораспадающихся ядер. Проведённые к настоящему времени эксперименты предварительно подтверждают эти предсказания.

Экспериментальные исследования последних лет показывают, что в нейтронно-избыточных ядрах и нейтронно-дефицитных ядрах могут исчезать традиционные магические числа (например, 20) и появляться новые магические числа (например, 14 и 16). Указанное явление в рамках оболочечной модели ядра объясняется эволюцией оболочечной структуры при сильном изменении числа нейтронов или протонов в ядре. В процессе эволюции происходит перегруппировка орбит, при этом некоторая орбита может покинуть свою оболочку и присоединиться к соседней оболочке, что приводит к изменению магического числа.

В последнее время было показано существование т. н. локальных магических ядер, в которых число нуклонов одного типа может быть магическим только в паре с определённым числом нуклонов другого типа. Например, число $N = 56$ является магическим только в паре с числом $Z = 40$. В рамках оболочечной модели ядра подобные явления объясняются образованием больших энергетических интервалов внутри традиционных оболочек при определённых числах нуклонов.

Оболочечная модель ядра описывает экспериментально наблюдаемые свойства атомных ядер, рассматривая движения отдельных нуклонов в ядре по их индивидуальным орбитам (т. н. одночастичные движения). Однако ряд свойств ядер может быть объяснён, только если учитывать общее, согласованное движение многих нуклонов (т. н. коллективные движения). Такие движения рассматриваются, например, в капельной модели ядра. Объединение обоих подходов достигается в обобщённой модели ядра.