1.4 ไพออนกับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างนิวคลีออน
ในช่วงที่นักฟิสิกส์ยังไม่สามารถอธิบายแรงที่เป็นสาเหตุทำให้อนุภาคในนิวเคลียสของอะตอม หรือ นิวคลีออน ยึดเหนี่ยวกันได้ ทั้งที่มีแรงผลักจากแรงไฟฟ้าระหว่างประจุบวกของโปรตอน ในปี ค.ศ. 1935 นักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น ยุกะวะ (Hideki Yukawa) ได้เสนอว่า แรงดังกล่าวควรจะมีอนุภาคสื่อแรง (force carrier) ทำให้อนุภาคในนิวเคลียสรับรู้แรงชนิดนี้ได้ เช่นเดียวกับกรณีของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีโฟตอนเป็นอนุภาคสื่อแรง ทำให้อิเล็กตรอนและโปรตอนดึงดูดเข้าหากัน
ยุกะวะได้ให้ชื่ออนุภาคสื่อแรงที่ทำให้อนุภาคในนิวเคลียสยึดเหนี่ยวกันอยู่ได้ว่า มีซอน (meson) ซึ่งมาจากคำในภาษากรีก เมโซ (meso) ที่หมายถึง ระดับปานกลาง เพราะอนุภาคชนิดนี้ มีมวลอยู่ระหว่างมวลของโปรตอนกับมวลของอิเล็กตรอน
รูป 1.14 (ซ้าย) ยุกะวะ และ (ขวา) ภาพแสดงแนวคิดเกี่ยวกับอนุภาคสื่อแรงในนิวเคลียสของอะตอม
หลังจากนั้น ในปี ค.ศ. 1936 ขณะที่ แอนเดอร์สัน (Carl D. Anderson) นักฟิสิกส์ผู้ค้นพบโพซิตรอน และ เนดเดอร์เมเยอร์ (Seth Neddermeyer) นักศึกษาของแอนเดอร์สัน กำลังศึกษาธรรมชาติของรังสีที่มาจากนอกโลก หรือ รังสีคอสมิก (cosmic rays) ด้วยเครื่องตรวจวัดอนุภาคแบบห้องหมอก พวกเขาได้ตรวจพบอนุภาคที่มีสมบัติใกล้เคียงตามที่ยุกะวะได้เสนอไว้โดยบังเอิญ และได้เรียกอนุภาคที่ค้นพบนี้ว่า มีซอน แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการตรวจสอบที่ละเอียดมากขึ้น กลับพบว่า อนุภาคดังกล่าว ไม่ได้มีแรงยึดเหนี่ยวตามที่ยุกะวะเสนอไว้
แล้วในที่สุด ในปี ค.ศ. 1947 คณะนักฟิสิกส์นำโดย พาวเวลล์ (Cecil Powell) ชาวอังกฤษ ได้ค้นพบอนุภาคที่มีสมบัติตรงตามที่ยุกะวะเคยนำเสนอไว้ จากการใช้แผ่นฟิล์มบันทึกรอยทางของอนุภาคที่มาจากรังสีคอสมิก อนุภาคดังกล่าวได้รับการตั้งชื่อว่า ไพมีซอน (pi-meson) เขียนแทนด้วยตัวอักษรกรีก π ซึ่งต่อมาเรียกว่า ไพออน (pion) ส่วนอนุภาคที่ได้รับการค้นพบก่อนหน้านี้โดยแอนเดอร์สัน และ เนดเดอร์เมเยอร์ ได้รับการตั้งชื่อว่า มิวมีซอน (mu-meson) เขียนแทนด้วยตัวอักษรกรีก μ (มิว) ต่อมา ถูกเรียกว่า มิวออน (muon)
รูป 1.15 แผนภาพแสดงการเกิดสายฝนของอนุภาคจากรังสีคอสมิก (ที่มา: A. Chantelauze/S. Staffi/L. Bret)