原子核需要一种短程的力
两个质子带同号电荷，本来互相排斥，原子核却能把好几个质子紧紧聚在一起。核内一定有更强的吸引力。奇怪的是，这股力只在极近处明显，离开原子核就迅速减弱。1935 年，汤川秀树把这个“够不着远处”的特点当成了线索。
电磁学已经提供一种思路：电荷周围有场，场能传递能量和动量；量子理论把电磁场的激发与光子联系起来。汤川设想，核子之间也有另一种场。它的量子带有质量，这个质量恰好决定了力能伸多远。
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有质量的场怎样缩短作用距离
电荷产生的静电场会向外铺开，强度随距离缓慢减小。汤川设想的有质量场还多一层压低：近处可以很强，远处却衰减得更快。交换粒子越重，作用距离越短。原子核的大小由此指向一个中间质量范围，比电子重，比质子轻。
把核力特征距离取为约两飞米。一飞米是一米的一千万亿分之一；量子力学与相对论的常数，把这个长度联系到约一亿电子伏的能量尺度。汤川早期估计约为 200 个电子质量。这个数还不精确，却告诉实验者应该往哪一档质量寻找。
这里有一种常见说法，认为粒子先“借能量”，过一会儿再还。实际计算始终遵守能量与动量守恒。场内部交换的量子与自由飞行、能被探测器直接接住的粒子，满足的条件有所不同。有限作用距离来自场方程，抓住这个联系，就足以理解预言的关键。
这个联系在还不知道精确核力之前就有用。如果载体轻很多，场会伸得更远；如果重很多，作用又会缩进更小距离。原子核的尺度便成了筛选条件，限制理论可以选什么质量。
短程也不等于弱。把两颗核子放近，吸引可以很强；把间隔拉大，作用很快退下去。强度与作用距离是两个不同问题。汤川先抓住作用距离，再据此寻找相应质量的新量子。
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第一个候选者还不对
宇宙线很快送来了中等质量的粒子。今天叫缪子的那一种，起初看起来颇像答案。不过，质量合适还不够。负责传递核力的粒子应当与原子核强烈作用，缪子穿过物质时却更像一个较重的电子，与核物质的相互作用对不上。
1947 年，鲍威尔团队中的拉蒂斯、缪尔黑德和奥基亚利尼等人检查宇宙线照射过的照相乳胶，追踪到一种较重介子停下后，又放出较轻粒子的短径迹。前者是 π 介子，后者是缪子。乳胶把原来挤在同一质量档里的两类粒子分了开来。
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这个想法留下了什么
π 介子确实参与核子之间较长距离一段的作用。核子是质子与中子的统称，现代核力的有效理论仍会用到介子交换。更短距离要追问核子内部的夸克与胶子，那一层由量子色动力学描述。核子之间的剩余强作用，与夸克之间的强作用，是相关的不同描述层次。
汤川因介子预言获得 1949 年诺奖。他把“这股力伸得很短”变成“自然界可能还有一种质量落在这个范围的新粒子”，又把猜想交回实验。质量、作用距离与实际相互作用怎样接得起来，是这条发现路线最值得记住的关系。