通过类比，尼·玻尔等人于1936年首先提出了原子核的液滴模型理论：把原子核看作密度均匀、不可压缩的带电液滴；液滴的形状以球形为平衡位置在不停地作振动；每个核子看成液滴中的分子，它们可以比较自由地在核液滴中运动。液滴模型虽然比较简单，但对于人们已经认识到的原子核的一些性质，运用这种模型能够比较好地给予解释。比如，核力的饱和性、原子核密度的均匀性等。尤为突出的，利用液滴模型能够成功地解释原子核的裂变现象。
当中子击中原子核时，中子被原子核吸收，变成了原子核的一员，形成一个复合体，通常叫做复合核。另外，由于原子核吸收了中子的能量，使得复合核处于一种能量比较高的激发状态。在复合核内，各核子相互撞击，彼此交换能量，整体处于振荡状态，导致复合核的形状发生变化。在这种情形下，除了核力外，起重要作用的还存在两种作用力：一个是复合核表面的张力，它的作用力图使改变了的形状恢复原样，保持一个球形；另一个便是质子间的库仑斥力，它使复合核的形状改变增大，对于拉长的椭球会变得更长，最终核力难以维持住整体形状，分裂成两部分，产生原子核的裂变（图5-19）。
对于α衰变、β衰变现象，运用液滴模型也能够得到满意的说明。
单个核子组成原子核时，要向外释放一定的能量，这种能量称为结合能。1935年，物理学家魏扎克根据液滴模型建立了计算结合能的公式。对于任一个原子核，利用这个公式计算出的结合能数值与实验结果符合得相当好，从而对液滴模型理论是一个非常有力地支持。
原子核液滴模型是历史上第一个具有代表性的原子核结构模型，它颇为简而明地描述了核反应机制的图像，至今还有着重要的意义。当然，这种模型也存在不足之处，对于原子核内各个核子的分布情况以及单个核子的运动规律没有讲清楚，表明模型本身还不完善，有待人们进一步去研究。
壳层模型
原子的结构模型，人们早已比较熟悉：以原子核为中心，核外电子分布在各个壳层上，各电子按照一定规律，由内向外依次填充各壳层，各壳层填充电子数最多依次为2、8、8、18、18、32……当各壳层填充的电子数达到这些数目时，元素便表现出一些特殊的性质。比如，这些元素非常稳定，化学性质呈现出惰性等。原子的这种壳层结构成功地解释了元素物理和化学性质呈现出的周期性变化情况。
从大量有关原子核的实验信息中，人们认识到，在原子核内部，各核子的空间分布也表现出某种壳层结构，与原子的情况有许多类似之处。这并不是什么偶然的巧合，因为电子与核子属于同一类粒子，称为费米子；它们在原子内或原子核内的空间分布遵从一些相同的基本规律。
另外，在原子核内存在许多令人费解的现象。当原子核内的质子或中子数为2、8、20、50、82……时，原子核表现一些非常奇特的性质。起初，人们并不了解这些数字有什么特别的含义，便给它们起了个非常含蓄的名字，叫做“幻数”。主要表现有：
（1）当原子核中的质子数或中子数为幻数时，原子核表现出非常稳定的性态。
（2）在元素周期表中，质子数、中子数或两者为幻数的一些核素，比它相邻的核素在自然界的含量丰富得多。比如，42He、168O、4020Ca、20882Pb……
（3）原子核中，质子数为幻数的元素，比元素周期表中邻近的元素具有更多的稳定的同位素。例如，镍有5种稳定的同位素，而与它相邻的元素也只有1种或2种；钙有6种稳定的同位素，相邻的仅有2种或3种；更引人瞩目的是锡（11850Sn），稳定的同位素竟有10种，是自然界中属稳定同位素最多的一种元素。
（4）原子核的质量数A为奇数，而核中中子数为偶数时，一般情况下，这种原子核只对应一种稳定的核素；但是，若中子数为幻数时，情况则不同了，对应着两个相邻的稳定核素，如3919K、8737Rb……
对于这些奇妙的现象，运用液滴模型理论无法解释。幻数的存在，反映出原子核结构的一些重要特征。在原子结构中，当核外某壳层的电子数为2、8、18、32……时，壳层为闭合壳层。在这种情况下，要想从原子中取出一个电子或放入一个电子都是困难的，这时的原子最稳定。与原子情况相类比，美国物理学家迈耶尔和德国著名原子核物理学家简森（1907—1973年）于1949年提出了原子核的壳层模型。
依据这种模型理论，在原子核内所有核子的地位是相等的，每个核子在其余核子的平均作用下，独立地围绕原子核中心旋转。除此之外，不再受其他作用。由于质子与中子都有自己的幻数，它们分别保持着自己的独立性，各自建立壳层，并且在各自的壳层中独立运动。幻数对应着满壳层的质子数或中子数。
壳层模型的建立，成功地解释了幻数的含义。所谓的幻数就是指中子或质子填满某个壳层的个数。对应于幻数的壳层，意味着从原子核“拉”出一个粒子或“填入”一个粒子都是相当困难的，表明这种原子核是非常稳定的。
另外，壳层模型理论对于原子核的自旋、磁矩等性质的解释也很成功，这些充分表达了壳层模型的正确性。由于迈耶尔和简森为壳层模型的建立做出了卓越的贡献，他们分享了1963年度诺贝尔物理学奖。
当然，壳层模型也不是完美无缺的。它同液滴模型一样过于简单。只突出了原子核内各核子的单独行为，而忽视了原子核的集体运动行为。核子间存在着核力，各核子在这种强作用的控制下，应当表现出原子核做为一个整体的运动状态，这也正是壳层模型需要改进的地方；同时，也为新模型的提出奠定了基础。
原子核集体运动模型
1936年建立和发展起来的原子核液滴模型，把原子核描述成围绕球形作振动的带电液滴，强调了原子核的整体运动；1939年，原子核裂变现象的发现，运用液滴模型获得了圆满的解释，从而使这种原子核结构图像得到了强有力的支持。
1949年提出的原子核壳层模型，质子和中子独立运动，并形成各自的壳层是这个模型理论的核心。每个核子围绕着原子核质量的中心，在各自的轨道上运动。壳层模型成功之处，就在于运用它解释原子核的一些特性时，与核子的轨道运动紧密相联，因而有着非常重要的意义。
1953年，丹麦著名的原子核物理学家艾吉·玻尔（1922—）、莫特尔逊（1926—）与美国出色的实验物理学家雷恩瓦特（1917—）在总结前两种模型的基础上，试图把它们两个方面的长处集中起来，提出原子核结构的新理论，这便是当代著名的、广为人们所接受的原子核集体运动模型。
集体运动模型理论，既强调了每个核子的单独运动，又突出了核子集体运动行为。他们认为，原子核中核子的运动，可以分解为快速的独立的粒子运动和相对慢速的总体运动，其中包括原子核整体的转动和振动。
有人曾经形象地用一群蜜蜂的运动做比喻，每只蜜蜂的运动看起来非常快，而且没有规则；但若将一群蜜蜂作为一个整体看，它的运动就是很慢很慢的。艾吉·玻尔等人把这“慢”的核运动称为“集体”的运动方式。
集体运动模型建立与发展的过程中，最精彩的部分，就是如何从单个核子的运动中，建立起原子核的集体振动与转动的问题。他们在研究中发现，原子核的形状不是一个简单的球形，而是一个可以发生变形的椭球。这个椭球可以产生振动和转动。从而将“单独”与“集体”两种运动形式很好地统一起来，这样更比较接近实际。
艾吉·玻尔、莫特尔逊、雷恩瓦特在揭示原子核内部结构的过程中，取得了突破性的进展，为现代原子核模型理论奠定了基础，因而他们三人共同分享了1975年度诺贝尔物理学奖。
从上面我们介绍的一些典型模型，大家不难看到，在原子核这样一个小小的天地里，确存在着各式各样的运动形态。既让人妙趣横生，又使人感到奥妙无穷，引人入胜。如今，随着人类对于物质微观世界探求不断深入，人们对于原子核内部结构、性质及其运动规律的研究，依然是人类在新世纪中，向知识深度进军的一个重要目标。
