膠子

如果說夸克被永久囚禁，那麼膠子既是獄卒也是牢房的鐵欄。它是攜帶強力的粒子，是把夸克黏成質子與中子、再把質子中子黏成原子核的膠水。但膠子是一種比光子更奇特的膠水：光不帶電荷，讓電磁力能橫跨整個房間；而膠子卻攜帶著它自己所回應的那種電荷，光是這一個事實，就讓強力表現得與自然界任何其他東西都不同。

膠子是量子色動力學（SU(3) 色對稱的規範理論）中無質量、自旋 1 的規範玻色子。夸克帶三種色之一；膠子帶一個色與一個反色，而 SU(3) 的代數恰好給出八個獨立的色組合，所以有八種膠子。由於膠子本身帶色，它們會彼此直接耦合——存在三膠子與四膠子頂點——這與電中性、彼此不耦合的光子不同。這種自我耦合，使強耦合常數的走向與電磁相反：它在短距離變弱（漸近自由），在長距離變強（禁閉）。

後果十分戲劇性。試圖把兩個夸克拉開，膠子場不會像電場那樣散開並逐漸消失；它反而塌縮成一條繃緊的管子（或稱弦），張力近乎定值，約為每費米 1 GeV，能量越積越多，直到它藉由產生一對新的夸克-反夸克而斷裂。這正是為什麼你永遠看不到自由膠子或自由夸克，只看得到色中性的強子——也是為什麼膠子雖無質量，所傳遞的力卻實質上是短程的。膠子的自我交互作用，也是為什麼計算大多數低能強交互作用量時，需要用格點量子色動力學（lattice QCD），而非紙筆上的微擾理論。