強い相互作用
「強い」という言葉が使われているのは、強い相互作用が4つの基本的な力の中で「最も強い」からである。1 フェムトメートル(1 fm = 10 メートル)以下の距離では、その強さは電磁気力の約137倍、弱い力の約10 倍、重力の約10 倍にもなる。
強い力は素粒子物理学の標準模型の一部である量子色力学(QCD)により記述される。数学的にはQCDは、SU(3)と呼ばれる局所(ゲージ)対称変換群(英語版)に基づく非アーベルなゲージ理論である。
強い相互作用のフォースキャリアは、質量の無いボソンであるグルーオンである。電磁気学の光子が中性であるのとは異なり、グルーオンは色荷を持っている。クォークとグルーオンは、ゼロにならない色荷を持つ唯一の基本粒子であり、強い相互作用に関わるのは互いにのみである。強い力は、他のクォークやグルーオン粒子とグルーオンの相互作用を表現したものである。
QCDのクォークとグルーオンはすべて強い力を介して相互作用する。この相互作用の強さは強い結合定数によりパラメータ化される。この強さは粒子のゲージ色荷(群論的特性)により変化する。
強い力はクォーク間に作用する。他のすべての力(電磁気力、弱い力、重力)とは異なり、強い力はクォークのペア間の距離が長くなっても弱くならない。