原子核存在壳层结构表明，每个核子都在其他核子作用产生的平均场中运动。单用中心势算出的核子能级来解释壳层结构不能说明实验给出的幻数。1949年，美籍德裔科学家M.G.迈耶和德国科学家J.H.D.延森提出中心势加上很强的自旋-轨道耦合势，能够解释原子核的幻数，即壳层结构。同时能够成功地给出原子核基态的自旋和宇称。核壳层模型常用的中心势有谐振子势和伍兹-萨克森势等。前者的优点是更简单、计算更方便，后者的优点是更接近真实核势。考虑到很多原子核有不同程度的形变，S.G.尼尔逊把球形谐振子势推广到形变谐振子势，同时加上自旋-轨道和轨道-轨道耦合势，结果成功地解释了形变原子核的性质。这个势被称为尼尔逊势，相应的模型为尼尔逊模型，也被称为形变壳层模型。同样，球形伍兹-萨克森势也可以推广到形变情况，但计算更为复杂。