Пожалуй, еще более странны мезо-атомы. Они обладают таким же положительно заряженным ядром, как и обычные атомы, но отличаются от них строением наружной электронной оболочки. В мезо-атомах один из электронов замещен на мезон — на тяжелую частицу с массой в 210 раз больше, чем у электрона. Мезоатомы настолько необычны, что ставят под сомнение многое из того, в чем физики, изучив размеры и строение атома, были до сих пор твердо уверены.
Чем больше заряд атома, чем больше его порядковый номер в таблице Менделеева, тем сильнее, конечно, его ядро притягивает электроны и тем меньше размеры атома — диаметр электронных орбит в его внешней электронной оболочке. Известно также, что диаметр орбиты зависит и от массы вращающейся частицы. Чем тяжелее она, тем ближе к центральному ядру орбита ее вращения. Таким образом, очень легко можно рассчитать, на каком расстоянии от ядра должна находиться орбита мезона в мезо-атоме.
Физики научились получать в своих ускорителях очень мощные потоки мезонов и точно регулировать скорость мезонов. Оказалось, что медленные мезоны, обладающие тепловой скоростью, блуждая между атомами, захватываются ими и замещают в орбите электроны. При захвате мезонов тяжелыми атомами были обнаружены загадочные, поистине удивительные явления.