20世紀30年代初，雖然科學家已經知道原子核是由質子和中子組成的，但是，卻無法解釋其中的一些問題。比如：質子都具有正電荷，而正電荷是互相排斥的，它們靠得越近，彼此間互相排斥的力量就越強。在原子核內部，幾個、幾十個質子緊緊地擠在一起，排斥力極強，但是，原子核並沒有因此而分崩離析，這是為什麼呢？
日本科學家湯川秀樹對這個問題考慮了很久，他認為：一定是存在著某種特殊的拉力，使那些質子維係在一起。這種拉力必定很強，它能夠克服把質子互相推開的“電磁力”。他又發現：當質子位於原子核外時，它們互相排斥，絲毫沒有任何吸引的跡象。也就是說，這種力非常特別，它僅在非常短的距離上起作用。湯川秀樹把這種隻在原子核內才能覺察到、但又極強的吸引力稱為“核力”。
1934年，湯川秀樹發表了基本粒子相互作用的論文，預言用β粒子轟擊某種原子核能產生一種新的粒子，並推測它的質量介於電子和質子之間，稱作“介子”。
第二年，湯川秀樹在對核力進行了深入的研究後宣稱：這種核力可能是由原子核內的質子和中子不斷交換介子而產生的，質子和中子在來回拋擲介子，當它們近得能拋擲和接住這些介子的時候，它們就能牢牢地維係在一起，一旦中子和質子離得較遠，那些介子不再能抵達對方時，核力也就失效了。
湯川秀樹的理論很好地解釋了核力，但是，這種介子是否存在呢？當時誰也說不清楚，如果這種介子根本不存在，那麼，湯川秀樹的理論也就不成立。
剛巧，就在湯川秀樹宣布他的理論的時候，在科羅拉多州高高的派克斯峰上研究宇宙線的美國物理學家安德遜，卻為湯川秀樹的理論提供了證據。安德遜用宇宙線粒子擊中空氣中的原子，將擊出的粒子引入充滿濕空氣的雲室，然後，用照相機拍攝下粒子的徑跡進行研究。一天，安德遜從他所拍攝的數以千計的照片中，發現了一些特殊的徑跡，其彎曲的方式表明它們比電子重，但又比質子輕。這種現象隨後引起了許多科學家的興趣，經過認真研究，便有人於1936年首先宣布已經發現了湯川秀樹所說的介子。
但是，好事多磨，以後的研究表明，這種介子比湯川秀樹所預言的那種粒子稍微輕了一點兒，在其他方麵也與湯川秀樹所說的粒子毫不相幹。這種較輕的介子被稱為“μ介子”（μ子）。
雖然不是湯川秀樹所說的那種介子，但畢竟發現了新的粒子。
科學家們歡欣鼓舞，繼續尋找著證據。1947年，英國物理學家鮑威爾在玻利維亞安第斯山上研究著宇宙線。他沒有使用雲室，而是用一些特殊的照相藥品。當亞原子粒子擊中它們時，這些物質就會變暗。
鮑威爾在研究粒子的徑跡時，也發現了一種介子，這種介子比早先發現的那種μ介子重，稱為“π介子”（π子），它恰恰具備湯川秀樹預言的那種粒子的性質。
這些新的μ子、π子是非常不穩定的粒子，它們形成之後存在不了多長時間，π子大約隻能存在一億分之二點五秒，然後便分裂成較輕的μ子。當它形成時，通常總是以每秒成千上萬公裏的驚人速度飛馳著，即使在十億分之一秒鍾之內，它也已經飛行了若幹厘米，於是，便留下了一條徑跡，這種徑跡到了末端便變成另一種形式，表明π子已經消失，而由μ子取而代之。μ子持續的時間相對來講卻要長得多，它可持續百萬分之幾秒鍾，然後，分裂而形成電子。電子是穩定的，如果沒有外界的影響，它就會永恒不變地存在下去。
到20世紀40年代末，人們設想的原子核圖景似乎已經非常完美，它含有質子和中子，它們由來回飛閃的π子維係在一起，化學家們則弄清了每一種不同原子的質子數和中子數。