核子是如何組成原子核的呢？質(zhì)子帶正電、而中子是電中性的，核內(nèi)沒有負(fù)電荷，許多正電荷為何能擠作一團(tuán)而不飛散呢？到發(fā)現(xiàn)中子為止，人們只知道萬有引力和電磁力兩種相互作用，它們都是所謂的長程力。而單靠質(zhì)子間的萬有引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以克服它們之間的電排斥力，在接受了質(zhì)子-中子模型以后，科學(xué)家們開始猜測(cè)存在著第三種相互作用力——核子之間的核相互作用。這種力是一種短程相互作用，當(dāng)質(zhì)子相距很近時(shí)核吸引力超過電排斥力，它們就會(huì)互相吸引；當(dāng)距離增大時(shí)核力會(huì)急劇減小。

　　1935年，日本科學(xué)家湯川秀樹（Yukawa Hideki，1907-1981）（右圖）提出了“交換粒子”的概念，作為新相互作用理論的基本概念。他認(rèn)為，這種交換粒子的質(zhì)量介于電子和質(zhì)子之間，約為電子質(zhì)量的250倍左右，質(zhì)子質(zhì)量的1/7，他預(yù)言的這種粒子后來被稱為介子。

　　1936年，美國科學(xué)家安德森（Carl David Anderson，1905-1991）（左圖）在宇宙線中發(fā)現(xiàn)一種比電子約重207倍的粒子，當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為就是介子，后來發(fā)現(xiàn)這種粒子其實(shí)并不參與強(qiáng)相互作用是一種輕子，所以改名為μ子。

　　1947年，英國物理學(xué)家鮑威爾（Cecil Frank Powell，1903-1969）拍攝了大量宇宙射線在不同高度穿過乳膠的底片，并對(duì)底片中粒子留下的軌跡進(jìn)行了仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)了湯川所預(yù)言的介子（右圖），被命名為π介子。

　　湯川的理論被證實(shí)以后，原子核內(nèi)相互作用的理論研究開始活躍起來。人們認(rèn)為有兩種完全不同的核作用力，一種是強(qiáng)相互作用， 是以π 介子傳遞方式產(chǎn)生的相互作用（后來證明主要是自旋唯一的矢量介子傳遞的）具有強(qiáng)度極大、獨(dú)立于電荷、作用距離和作用時(shí)間極短的特點(diǎn)。另一種是弱相互作用，這種弱核力導(dǎo)致了原子核的不穩(wěn)定性，同時(shí)控制著原子核的衰變或放射性，被稱為β 衰變。