แรงที่แข็งแกร่งเป็นปฏิสัมพันธ์พื้นฐานของธรรมชาติที่ทำหน้าที่ระหว่างอนุภาคของสสาร แรงที่แข็งแกร่งจะทำการควาร์กเข้าด้วยกันเป็นกลุ่มเพื่อสร้างอนุภาคของอะตอมที่คุ้นเคยเช่นโปรตอนและนิวตรอน มันยังรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสของอะตอมและรองรับปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคทั้งหมดที่มีควาร์ก
อนุภาคย่อย: พลังที่แข็งแกร่ง
แม้ว่าพลังอันแข็งแกร่งที่ถูกตั้งชื่ออย่างเหมาะสมที่สุดนั้นแข็งแกร่งที่สุดของปฏิสัมพันธ์พื้นฐานทั้งหมด แต่มันก็เหมือนกับกำลังอ่อนแอที่มีระยะห่างสั้น ๆ และ
แรงที่แข็งแกร่งเกิดขึ้นในคุณสมบัติที่เรียกว่าสี คุณสมบัตินี้ซึ่งไม่มีการเชื่อมต่อกับสีในความรู้สึกที่มองเห็นของคำที่ค่อนข้างคล้ายกับค่าไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าก็เป็นแหล่งกำเนิดของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแรงแม่เหล็กไฟฟ้าดังนั้นสีจึงเป็นที่มาของแรงที่รุนแรง อนุภาคที่ไม่มีสีเช่นอิเล็กตรอนและเลปตันอื่น ๆ จะไม่“ รู้สึก” แรงที่รุนแรง อนุภาคที่มีสีส่วนใหญ่เป็นควาร์กทำ“ รู้สึก” แรงที่แรง Quantum chromodynamics ซึ่งเป็นทฤษฎีสนามควอนตัมที่อธิบายการมีปฏิกิริยาอย่างแรงกล้าใช้ชื่อของมันจากคุณสมบัติส่วนกลางของสี
โปรตอนและนิวตรอนเป็นตัวอย่างของ baryons ซึ่งเป็นชั้นของอนุภาคที่มีสามควาร์กแต่ละอันมีค่าที่เป็นไปได้หนึ่งในสามของสี (แดงน้ำเงินและเขียว) Quark อาจรวมกับ antiquarks (antiparticles ซึ่งมีสีตรงข้าม) เพื่อสร้างอนุภาค mesons เช่น pi mesons และ K mesons Baryons และ mesons ทั้งหมดมีสีสุทธิของศูนย์และดูเหมือนว่าแรงที่แข็งแกร่งช่วยให้การรวมกันที่มีสีเป็นศูนย์เท่านั้น ยกตัวอย่างเช่นความพยายามในการทำให้เกิดควาร์กแต่ละครั้งในการชนกันของอนุภาคพลังงานสูงส่งผลให้เกิดการสร้างอนุภาค“ ไม่มีสี” ใหม่ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอนุภาคมีซอน
ในการโต้ตอบที่แข็งแกร่งกวาร์กคลูแลกเปลี่ยนแลกเปลี่ยนสายการบินของแรงที่แข็งแกร่ง กลูออนเช่นโฟตอน (อนุภาคร่อซู้ลของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า) เป็นอนุภาคที่ไม่มีมวลซึ่งมีหน่วยการหมุนทั้งหมดที่อยู่ภายใน อย่างไรก็ตามแตกต่างจากโฟตอนที่ไม่มีประจุไฟฟ้าดังนั้นจึงไม่รู้สึกถึงแรงแม่เหล็กไฟฟ้ากลูออนมีสีซึ่งหมายความว่าพวกเขารู้สึกถึงแรงที่แข็งแกร่งและสามารถโต้ตอบกันได้ ผลลัพธ์อย่างหนึ่งของความแตกต่างนี้คือภายในระยะสั้น ๆ (ประมาณ 10 −15เมตรโดยประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอนหรือนิวตรอน) แรงที่แข็งแกร่งดูเหมือนจะแข็งแกร่งขึ้นเมื่อระยะทางไม่เหมือนกับแรงอื่น ๆ
เมื่อระยะห่างระหว่างสองควาร์คเพิ่มขึ้นแรงระหว่างพวกมันจะเพิ่มขึ้นตามความตึงเครียดที่เกิดขึ้นในชิ้นยางยืดเมื่อปลายทั้งสองของมันถูกดึงออกจากกัน ในที่สุดความยืดหยุ่นก็จะแตกออกเป็นสองชิ้น สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับควาร์กเพราะมีพลังงานเพียงพอมันไม่ใช่หนึ่งควาร์ก แต่เป็นคู่ควาร์ก - แอนนิคควอร์ที่ "ดึง" ออกจากกระจุก ดังนั้นควาร์กจึงถูกล็อคอยู่เสมอภายในมีซอนและแบริออนซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการกักขัง ที่ระยะทางเทียบเคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอนปฏิกิริยาที่รุนแรงระหว่างควาร์กจะยิ่งใหญ่กว่าการปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าประมาณ 100 เท่า ในระยะทางที่สั้นกว่าแรงที่แข็งแกร่งระหว่างควาร์กเริ่มอ่อนแรงลงและควาร์กก็เริ่มทำตัวเหมือนอนุภาคอิสระซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนามของอิสระซีมโทติค
