A fémtestre vitt elektromos töltéseknél azt láttuk, hogy az egymást taszító töltések minél messzebb akarnak elhelyezkedni egymástól, így a fémtest felszínére szorulnak. Ezen analógia alapján azt gondolhatnánk, hogy az atommagban az egymást taszító protonok kívül, a mag felszínén vannak, a neutronok pedig belül helyezkednek el. Ez túlságosan leegyszerűsítő elképzelés; a sokféle bonyolult (például kvantummechanikai) effektus eredményeképp kissé meglepő eloszlás alakul ki. Az ábra felső része egy proton illetve egy neutron potenciális energiáját mutatja, az alsó rész pedig a protonok és neutronok térbeli sűrűségét (megtalálási valószínűséget). A potenciális energia nullszintje itt is a szabad, távoli nukleonhoz van választva (ami a magerő rövid hatótávolsága miatt nem kell túl távolra képzelni).
A felső, potenciális energia ábrán azt figyelhetjük meg, hogy:
- a neutronoknak csak egy egyszerűbb "gödre van", ami a vonzó és rövid hatótávolságon lecsengő magerő következménye
- a protonok potenciális energiáját a magerőn túl a Coulomb-erő taszítása is meghatározza, emiatt az ő görbéjük bonyolultabb, a mag szélén van egy "hegy"
Az alsó ábrán azt figyelhetjük meg, hogy:
- a protonok nemcsak a mag felszínén helyezkednek el (ahogy a fémtestre vitt, egymást taszító töltéseknél volt), hanem középen is vannak protonok, nem is kevesen
- a mag legszélén (furcsa módon) már csak neutronok vannak (mindkét eloszlásgörbéje lecseng, de a protonoké kisebb távolságnál, mint a neutronoké)
- a neutronok eloszlásgörbéje mindenütt magasabb a protonokénál, vagyis a nehéz magokon belül mindenhol több a neutron, mint a proton. A görbe alatti terület az összes nukleon számával arányos, tehát látszik a nagy magokra jellemző, érdemi neutrontöbblet
A kép forrása egy 1953-as Johnson-Teller publikáció.