Từ mạnh được sử dụng vì lực tương tác mạnh là lực "mạnh nhất" trong bốn lực cơ bản. Ở khoảng cách 1 femtômét (1 fm = 10 −15 mét) trở xuống, sức mạnh của nó bằng khoảng 137 lần của lực điện từ, vài triệu lần lực lượng yếu và khoảng 1038 lần so với lực hấp dẫn .

Lực tương tác mạnh được mô tả bằng sắc động lực học lượng tử (QCD), một phần của mô hình tiêu chuẩn của vật lý hạt. Về mặt toán học, QCD là một lý thuyết thước đo phi Abel dựa trên một nhóm đối xứng (thước đo) cục bộ được gọi là SU (3)

Hạt mang lực của tương tác mạnh là gluon, một boson không khối lượng. Không giống như photon trong điện từ là trung hòa, gluon mang điện tích màu. Các hạt quark và gluon là những hạt cơ bản duy nhất mang điện tích màu không biến mất, và do đó chúng chỉ tham gia vào các tương tác mạnh với nhau. Lực mạnh là biểu hiện của tương tác gluon với các hạt quark và gluon khác.

Tất cả các hạt quark và gluon trong QCD tương tác với nhau thông qua lực mạnh. Độ bền của tương tác được tham số hóa bằng hằng số ghép nối mạnh. Độ bền này được thay đổi bởi điện tích màu đo của hạt, một tính chất lý thuyết nhóm .

Lực mạnh tác dụng giữa các hạt quark. Không giống như tất cả các lực khác (điện từ, lực yếu và lực hấp dẫn), lực mạnh không giảm độ mạnh khi khoảng cách giữa các cặp hạt quark ngày càng tăng. Sau khi đạt được một khoảng cách giới hạn (khoảng kích thước của một hạt hadron ), nó vẫn ở độ bền khoảng 10.000 newton (N), bất kể khoảng cách giữa các quark xa hơn bao nhiêu. [7] Khi sự phân tách giữa các quark tăng lên, năng lượng được thêm vào cặp tạo ra các cặp quark phù hợp mới giữa hai hạt ban đầu; do đó không thể tạo ra các quark riêng biệt. Lời giải thích là khối lượng công việc được thực hiện chống lại lực lượng 10.000 các newton đủ để tạo ra các cặp hạt - phản hạt trong một khoảng cách rất ngắn của tương tác đó. Chính năng lượng được bổ sung vào hệ thống cần thiết để kéo hai hạt quark ra xa nhau sẽ tạo ra một cặp hạt quark mới sẽ ghép nối với những hạt ban đầu. Trong QCD, hiện tượng này được gọi là sự hạn chế màu sắc ; kết quả là chỉ có các hạt hadron, không phải các hạt quark tự do riêng lẻ, có thể được quan sát thấy. Sự thất bại của tất cả các thí nghiệm tìm kiếm hạt quark tự do được coi là bằng chứng của hiện tượng này.

Các hạt quark và gluon cơ bản tham gia vào một vụ va chạm năng lượng cao không thể quan sát trực tiếp được. Sự tương tác tạo ra các phản lực của các hạt hadron mới được tạo ra có thể quan sát được. Những hạt hadron đó được tạo ra, như một biểu hiện của sự tương đương về khối lượng - năng lượng, khi đủ năng lượng được tích tụ vào một liên kết quark - quark, như khi một hạt quark trong một proton bị va chạm với một hạt rất nhanh của một hạt proton tác động trong một thí nghiệm máy gia tốc hạt . Tuy nhiên, các plasmas quark – gluon đã được quan sát thấy. [8]