HẠT MESON
Ý tưởng về sự tồn tại các lượng tử của trường hạt nhân được nhà vật lý người Nhật Hideki Yukawa (1907 - 1981) đưa ra vào năm 1935. Ông sử dụng hệ thức cơ học lượng tử theo đó bán kính R của một loại tương tác tỷ lệ nghịch với khối tượng m của hạt mang tương tác đó. Khi lấy R là kích thước của hạt nhân Yukawa đã tính ra được khối lượng m của các hạt này vào khoảng 200 đến 300 lần khối lượng me của electron và vào khoảng l0 lần nhỏ hơn khối lượng mp của proton.
Sự tồn tại của những hạt mới chưa được biết này dường như có xác suất nhỏ đến nỗi, chính Yukawa khi trình bày lý thuyết của mình cũng viết rằng: ''Vì các lượng tử với khối lượng lớn như vậy hiện nay chưa được tìm ra bằng thực nghiệm, cho nên lý thuyết tôi nêu ra có thể chứa sai lầm''.
Song chỉ sau 3 năm các hạt với khối lượng tiên đoán (207 me) đã được thực nghiệm tìm ra. Sự phát hiện ra những hạt này thật sự là một thông báo gây chấn động trong giới vật lý. Người ta đã đề nghị nhiều thuật ngữ để đặt tên cho hạt này: nào là ''electron nặng'', nào là ''proton nhẹ'', ''yukon'', ''mesotron'', song cuối cùng thuật ngữ ''meson'' (thường đọc là mezôn từ nguyên Hi Lạp ''mesos'' = trung bình) được chọn và chấp nhận trong khoa học.
Song những nghiên cứu phát triển lại chứng tỏ rằng các hạt đã tìm ra lại không tham gia vào các tương tác hạt nhân và vì vậy đó vẫn chưa phải là các lượng tử truyền lực hạt nhân mà Yukawa đã dự đoán. Các hạt vừa nói trên đây bây giờ mang tên muon (xuất phát từ chữ 
- meson) còn thuật ngữ meson (đúng hơn là hạt 
- meson tức pi – meson hay gọn hơn là pion) vẫn được để dành lại cho các lượng tử trường hạt nhân.
Những hạt - meson đã được tìm ra muộn hơn. Trước tiên vào năm 1947 người ta phát hiện ra hai hạt có điện tích là + và - (khối lượng 273 me) và sau đó vào năm 1950 người ta cuối cùng tìm ra hạt no (khối lượng 264 me) không mang điện tích.
Theo các nguyên lý của cơ học lượng tử, những hạt này sinh và hủy liên tục, làm thành một đám mây chung quanh hạt nucleon “trần trụi”. Khi hai nucleon bao quanh bởi đám mây - meson xích lại gần nhau ở khoảng cách 10-l5 m, thì xuất hiện quá trình trao đổi các hạt - meson và phát sinh lực hút giữa hai nucleon. Và ngược lại, khi khoảng cách giữa hai nucleon tăng lên thì sự trao đổi - meson chấm dứt và lực hạt nhân tiến đến số không. Vì bán kính trong các của lực hạt nhân là ngắn (R 
), cho nên người ta gọi lực hạt nhân là loại tương tác tầm gần (ngắn).
Hạt - meson là hạt không bền: đối với + và - thì thời gian sống vào khoảng l0-8 giây, còn đối với 0 thì vào khoảng 10-l6 giây. Song thời gian sống ngắn đó cũng đủ để các hạt pi - meson thực hiện nhiệm vụ liên kết tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân. Quả vậy muốn thực hiện nhiệm vụ đó các hạt - meson chỉ trong thời gian (tính bằng giây):
Sự phát hiện ra lực hạt nhân đã cho phép giải thích hiện tượng vì sao hạt nhân nguyên tử không ''nổ bung ra''. Song mặt khác lại phát sinh câu hỏi khác: Nếu lực hạt nhân mạnh như vậy, tại sao hạt nhân lại không “bị ép nén” đến vô hạn?
Vấn đề ở chỗ: lực hạt nhân theo kết quả nhiều nghiên cứu tiếp sau phải luôn luôn là lực hút, mà có một khoảng cách xác định bởi kích thước của một cái lõi (core), ở dưới khoảng cách đó lực hạt nhân lại là lực đẩy. Khi khoảng cách giữa hai nucleon vào khoảng r< 0,7.10-15 m thì xuất hiện sự trao đổi các hạt 
meson và 
- meson giữa các nucleon và lực hạt nhân trở thành lực đẩy ở khoảng cách này.
Ngoài ra cả proton lẫn nơtron đều tuân theo nguyên lý Pauli (nguyên lý này sẽ được đề cập chi tiết ở chương ''Các nguyên lý vật lý thuộc phần Vi Lượng tử''). Ở đây có thể nói rằng theo nguyên lý Pauli thì mọi cố gắng đưa sát gần hai hạt đồng nhất như proton hay notron hoặc đưa hai hạt đồng nhất nào khác vào cùng một trạng thái thì sẽ làm phát sinh một lực đẩy mạnh giữa hai hạt đó. Do đó chúng ta có được một trạng thái dung hòa tối ưu của proton và nơtron trong các hạt nhân với một kích thước nhất định.
