当时的困境
1932 年查德威克发现中子之后，原子核的成分终于清楚了：质子加中子。可这带来一个更尖锐的问题——它凭什么不散架？
核里挤着一堆带正电的质子，彼此相距只有 10⁻¹⁵ 米。按库仑定律，这个距离上的静电斥力大得惊人。必定存在另一种力把它们摁在一起，而且必须比电磁力强得多。
但这种力有个古怪的性质：它只在原子核内部起作用。原子核外面一点点，它就完全消失了——否则原子之间、分子之间早该显出这种强得多的相互作用，化学将完全是另一副样子。
一种强得多、却只在极短距离内存在的力。当时已知的两种力都不是这样：引力和电磁力都按 1/r² 衰减，能一直传到无穷远。
1934 年费米的 β 衰变理论一发表，塔姆与伊万年科就各自试过一条路：仿照 β 衰变，让核子之间交换一对电子和中微子来传递核力。塔姆算出来的力确实是短程的，却弱了许多个数量级，拉不住原子核。汤川后来在诺贝尔演讲里回顾这段前史，引的正是他们两人登在同一期《自然》上的来信。
洞见时刻
1934 年 11 月的一个夜里，京都的汤川秀树想通了那一步。
他的出发点是电磁力的图像：两个电荷之间的作用由光子传递。既然如此，核力也该有个传递者。而核力之所以传不远，是因为那个传递者有质量。
不确定性原理给出了定量关系。一个粒子可以凭空「借」出能量 ΔE 存在一小段时间 Δt，只要 不超过 。借出一个质量为 m 的粒子要花 mc² 的能量，所以它最多存在 ħ/mc² 那么久；在这段时间里，它就算以光速跑，也只能走 ħ/mc。
这就是力程。光子无质量，力程无穷大，所以电磁力传到无穷远；核力的力程约等于原子核的大小 1.4×10⁻¹⁵ 米，反推出传递粒子的质量约为电子的两百倍。
比电子重得多，比质子轻得多，正好夹在中间——汤川管它叫「介子」。
1935 年论文发表在《日本数学物理学会志》上。日本以外几乎没人读这份刊物，而且当时凭空发明一个新粒子被认为是不严肃的做法。
涟漪效应
1937 年，安德森在宇宙线中发现一种质量约为电子二百零七倍的粒子。数字对得太漂亮，全世界立刻认定汤川的粒子找到了。
可它有个说不通的地方：它几乎不与原子核发生强相互作用，能穿透厚厚的岩层。一个负责传递核力的粒子，怎么会对原子核视而不见？
1947 年，布里斯托尔的鲍威尔小组用乳胶底片解开了这个结。宇宙线里有两种粒子：π 介子会被原子核强烈吸收，正是汤川要的那个；而安德森找到的是 π 衰变出来的 μ 子，一种莫名其妙的重电子，与核力毫无关系。拉比对着 μ 子说了那句名言：「谁点的这道菜？」
汤川 1949 年获诺贝尔奖，是日本第一位诺贝尔奖得主。
更长远的影响是方法论上的。「所有的力都由粒子交换来传递，力程由该粒子的质量决定」这条思路成了粒子物理的基本语言：弱力由重达质子近百倍的 W 和 Z 玻色子传递，所以力程极短；强力在夸克层面由胶子传递。介子本身后来被理解为夸克-反夸克的组合，不再是基本粒子——但汤川的图像作为核力的有效描述至今仍在用。
如果没有它
「用交换粒子来解释力」这个想法今天已经渗透进物理学的每个角落，标准模型的整张表就是按这个思路组织的：物质粒子加上传递力的粒子。
而在更实际的层面，理解核力就是理解核能。为什么中等质量的原子核结合得最紧、为什么重核裂变和轻核聚变都能放出能量——这些都要从核力的形状算起。核电站、核武器、恒星内部的聚变，账本的第一页是汤川那条带指数因子的势。
还有一件事值得记下：这是理论物理第一次凭纯粹的推理预言一种全新粒子的存在与质量，并在十二年后被实验确认。此后这种事变得寻常——中微子、W 与 Z 玻色子、粲夸克、希格斯玻色子都是先在纸上算出来的。汤川是开这个头的人之一。