核子是如何组成原子核的呢？质子带正电、而中子是电中性的，核内没有负电荷，许多正电荷为何能挤作一团而不飞散呢？到发现中子为止，人们只知道万有引力和电磁力两种相互作用，它们都是所谓的长程力。而单靠质子间的万有引力远远不足以克服它们之间的电排斥力，在接受了质子-中子模型以后，科学家们开始猜测存在着第三种相互作用力——核子之间的核相互作用。这种力是一种短程相互作用，当质子相距很近时核吸引力超过电排斥力，它们就会互相吸引；当距离增大时核力会急剧减小。

　　1935年，日本科学家汤川秀树（Yukawa Hideki，1907-1981）（右图）提出了“交换粒子”的概念，作为新相互作用理论的基本概念。他认为，这种交换粒子的质量介于电子和质子之间，约为电子质量的250倍左右，质子质量的1/7，他预言的这种粒子后来被称为介子。

　　1936年，美国科学家安德森（Carl David Anderson，1905-1991）（左图）在宇宙线中发现一种比电子约重207倍的粒子，当时误认为就是介子，后来发现这种粒子其实并不参与强相互作用是一种轻子，所以改名为μ子。

　　1947年，英国物理学家鲍威尔（Cecil Frank Powell，1903-1969）拍摄了大量宇宙射线在不同高度穿过乳胶的底片，并对底片中粒子留下的轨迹进行了仔细分析后发现了汤川所预言的介子（右图），被命名为π介子。

　　汤川的理论被证实以后，原子核内相互作用的理论研究开始活跃起来。人们认为有两种完全不同的核作用力，一种是强相互作用， 是以π 介子传递方式产生的相互作用（后来证明主要是自旋唯一的矢量介子传递的）具有强度极大、独立于电荷、作用距离和作用时间极短的特点。另一种是弱相互作用，这种弱核力导致了原子核的不稳定性，同时控制着原子核的衰变或放射性，被称为β 衰变。