Çekirdeği bir arada tutan kuvvetlerin işleyişi ve bozunmalar, öncelikli çalışma konuları haline gelmiştir. 1934 yılında Enrico Fermi, beta bozunması için, zayıf etkileşimi içeren bir kuram önerir. Bu, nötrinoları ve parçacık 'tad'larının değişimi kavramını açıkça kullanan ilk çalışmadır. Hideki Yukawa aynı yıl, çekirdekteki çekim kuvvetlerini, protonlarla nötronlar arasında alınıp verilen yeni bir tür parçacığın sağladığı etkileşimle açıklamak üzere, relativite ve kuantum kuramlarını birleştirir. 'Pi mezonu' veya kısaca 'pion' adı verilen yeni parçacığın, çekirdeğin büyüklüğünden hareketle, 200 elektron kütlesi ağırlıkta olması gerekmektedir. Nükleer kuvvetlerin 'mezon kuramı' doğmak üzeredir. 1937 yılında, kozmik ışınların incelenmesi sırasında, elektronun 200 katı ağırlığında, yüklü bir parçacık keşfedilir. Önce Yukawa'nın öngördüğü pion olduğu sanılan parçacığın, daha sonra muon olduğu anlaşılır.(tüh) 1938 yılında, Lise Meitner, Otto Hahn ve Strassman, nötron bombardımanına tutulan ağır elementlerin kararsız hale gelerek parçalandıklarını saptar. Süreçten yeni nötronların çıkıyor olması, 'zincirleme fizyon reaksiyonları'nın mümkün olduğuna işaret etmektedir. 1941 yılında Glenn Seaborg, laboratuvarda yapay olarak, transuranyum elementlerinin ilkini sentezler. 5 tanesini daha sentezleyecek ve elementler tablosunun değiştirilmesini önerecektir. Bu arada nötron ve protonlardan 'nükleon' olarak söz edilmeye, fizik çalışmaları öncelikle savaş çabasına yöneltilmeye başlanmıştır. 1942 yılında Enrico Fermi, Chicago Üniversitesi'nde inşa ettiği 'grafit yığını'nda, ilk zincirleme fizyon reaksiyonunu gerçekleştirir. Ertesi yıl, Çinli matematikçi Shiing-Shen Chern, çok daha sonraları 'sicim kuramı'nda önemli bir araç haline gelecek olan, 'karakteristik sınıflar' üzerindeki çalışmasına başlar. İki yıl sonra Hiroşima ve Nagasaki bombalanmıştır...