20世纪30年代初，虽然科学家已经知道原子核是由质子和中子组成的，但是，却无法解释其中的一些问题。比如：质子都具有正电荷，而正电荷是互相排斥的，它们靠得越近，彼此间互相排斥的力量就越强。在原子核内部，几个、几十个质子紧紧地挤在一起，排斥力极强，但是，原子核并没有因此而分崩离析，这是为什么呢？
日本科学家汤川秀树对这个问题考虑了很久，他认为：一定是存在着某种特殊的拉力，使那些质子维系在一起。这种拉力必定很强，它能够克服把质子互相推开的“电磁力”。他又发现：当质子位于原子核外时，它们互相排斥，丝毫没有任何吸引的迹象。也就是说，这种力非常特别，它仅在非常短的距离上起作用。汤川秀树把这种只在原子核内才能觉察到、但又极强的吸引力称为“核力”。
1934年，汤川秀树发表了基本粒子相互作用的论文，预言用β粒子轰击某种原子核能产生一种新的粒子，并推测它的质量介于电子和质子之间，称作“介子”。
第二年，汤川秀树在对核力进行了深入的研究后宣称：这种核力可能是由原子核内的质子和中子不断交换介子而产生的，质子和中子在来回抛掷介子，当它们近得能抛掷和接住这些介子的时候，它们就能牢牢地维系在一起，一旦中子和质子离得较远，那些介子不再能抵达对方时，核力也就失效了。
汤川秀树的理论很好地解释了核力，但是，这种介子是否存在呢？当时谁也说不清楚，如果这种介子根本不存在，那么，汤川秀树的理论也就不成立。
刚巧，就在汤川秀树宣布他的理论的时候，在科罗拉多州高高的派克斯峰上研究宇宙线的美国物理学家安德逊，却为汤川秀树的理论提供了证据。安德逊用宇宙线粒子击中空气中的原子，将击出的粒子引入充满湿空气的云室，然后，用照相机拍摄下粒子的径迹进行研究。一天，安德逊从他所拍摄的数以千计的照片中，发现了一些特殊的径迹，其弯曲的方式表明它们比电子重，但又比质子轻。这种现象随后引起了许多科学家的兴趣，经过认真研究，便有人于1936年首先宣布已经发现了汤川秀树所说的介子。
但是，好事多磨，以后的研究表明，这种介子比汤川秀树所预言的那种粒子稍微轻了一点儿，在其他方面也与汤川秀树所说的粒子毫不相干。这种较轻的介子被称为“μ介子”（μ子）。
虽然不是汤川秀树所说的那种介子，但毕竟发现了新的粒子。
科学家们欢欣鼓舞，继续寻找着证据。1947年，英国物理学家鲍威尔在玻利维亚安第斯山上研究着宇宙线。他没有使用云室，而是用一些特殊的照相药品。当亚原子粒子击中它们时，这些物质就会变暗。
鲍威尔在研究粒子的径迹时，也发现了一种介子，这种介子比早先发现的那种μ介子重，称为“π介子”（π子），它恰恰具备汤川秀树预言的那种粒子的性质。
这些新的μ子、π子是非常不稳定的粒子，它们形成之后存在不了多长时间，π子大约只能存在一亿分之二点五秒，然后便分裂成较轻的μ子。当它形成时，通常总是以每秒成千上万公里的惊人速度飞驰着，即使在十亿分之一秒钟之内，它也已经飞行了若干厘米，于是，便留下了一条径迹，这种径迹到了末端便变成另一种形式，表明π子已经消失，而由μ子取而代之。μ子持续的时间相对来讲却要长得多，它可持续百万分之几秒钟，然后，分裂而形成电子。电子是稳定的，如果没有外界的影响，它就会永恒不变地存在下去。
到20世纪40年代末，人们设想的原子核图景似乎已经非常完美，它含有质子和中子，它们由来回飞闪的π子维系在一起，化学家们则弄清了每一种不同原子的质子数和中子数。