Dzieje się tak, ponieważ protony i neutrony są cząsteczkami obdarzonymi spinem połówkowym, czyli tzw. fermionami. Dla takich obiektów obowiązuje zakaz Pauliego mówiący, że dwa fermiony nie mogą znajdować się w takim samym stanie. Zatem w tym samym stanie położenia mogą być dwa neutrony i dwa protony, jeden o spinie do góry i jeden o spinie do dołu. Mając dwa takie protony lub neutrony i wiedząc że siły jądrowe są krótkozasięgowe i przyciągające, można sparować dwa takie nukleony, które będąc w tym samym stanie będą najbliżej siebie i będą się najsilniej przyciągać. W przypadku nieparzystej liczby protonów lub neutronów co najmniej jeden z nich nie ma takiej pary.