เมื่อช่วงทศวรรษที่ ค.ศ. 1920 นั้น อนุภาคที่มีขนาดเล็กว่าอะตอม หรืออาจเรียกว่า อนุภาคย่อยของอะตอม (subatomic particles) ที่รู้จักกันก็คือ โปรตอน กับอิเล็กตรอน และเชื่อกันว่า นิวเคลียสของอะตอมก็ประกอบขึ้นจากโปรตอนกับอิเล็กตรอน แต่โดยที่โปรตอนผลักกันเอง และโปรตอนดูดกันกับอิเล็กตรอน จึงเชื่อกันว่า อิเล็กตรอนทำหน้าที่เหมือนกับกาวหรือซีเมนต์ ที่เชื่อมโปรตอนกับอิเล็กตรอนให้เกาะกันเเป็นนิวเคลียสได้ นี่เรียกว่าทฤษฎีโปรตอน-อิเล็กตรอน
ต่อมาในปี ค.ศ. 1930 เซอร์แชดวิก (Sir Chadwick) ก็ค้นพบอนุภาคนิวตรอน และนับแต่นั้น ก็เป็นที่ตระหนักกันว่า องค์ประกอบของนิวเคลียส คือ โปรตอนกับนิวตรอน ไม่ใช่โปรตอนกับอิเล็กตรอน ทฤษฎีโปรตอน-อิเล็กตรอน ก็เป็นอันตกไป กลายเป็นทฤษฎีโปรตอน-นิวตรอนขึ้นมาแทน แล้วก็เกิดปัญหาว่า มีอะไรที่อยู่ภายในนิวเคลียส ที่ป้องกันไม่ให้โปรตอนผลักกันเอง จนนิวเคลียสไม่แตกดังโพล๊ะออกมา
แล้วในปี ค.ศ. 1935 ก็มีนักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่นคนหนึ่ง ชื่อว่า ฮิเดคิ ยูคาวา ได้ออกมาตั้งข้อสังเกตว่า ในนิวเคลียสน่าจะมีแรงนิวเคลียร์ที่ยึดโยงโปรตอนกับนิวตรอนเข้าไว้ด้วยกัน ดังนั้น เขาก็ลงมือศึกษาหาแรงดูดที่ว่า ว่าจะต้องมากพอที่จะคุมนิวเคลียสเข้าไว้ด้วยกันได้ ซึ่งแรงนี้คงรู้สึกได้ก็แค่ในรัศมีความกว้างของนิวเคลียสนั่นเอง ซึ่งผลที่ตามมาก็คือ ถ้าแรงที่ว่านี้จะทำงานได้ผล ก็น่าจะเกิดจากมีอนุภาคจำนวนหนึ่ง ถูกถ่ายเทอย่างรวดเร็วอยู่ตลอดเวลา ระหว่างโปรตอนกับนิวตรอน จากนั้น เขาก็คำนวณออกมาว่า อนุภาคนี้ควรมีมวลมากกว่าอิเล็กตรอนประมาณ 273 เท่าตัว หรือประมาณ 1 ใน 7 ของมวลโปรตอนหรือนิวตรอน แต่อนุภาคที่มีมวล ขนาดระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนอย่างนี้ ไม่เคยมีใครค้นพบกันมาก่อนเลย |
