量子色动力学（QCD）在物理学中，是描述强力作用的理论。QCD的构建类似于量子电动力学（QED），即电磁力的量子场论。在QED中，带电粒子的电磁相互作用是通过无质量光子的发射和随后的吸收来描述的，该质量子被称为光的“粒子”。这样的相互作用在不带电的电中性粒子之间是不可能的。在QED中，光子被描述为介导或传递电磁力的“力载体”粒子。通过与QED的类比，量子色动力学预测了称为胶子的力载体颗粒的存在，它们在携带“颜色”（一种强“电荷”形式）的物质颗粒之间传递强力。因此，强力的作用仅限于称为夸克的基本亚原子粒子和由夸克构建的复合粒子（例如，构成原子核的熟悉的质子和中子）以及更为外向的不稳定粒子（称为介子）的行为。
亚原子粒子：量子色动力学：描述强力
早在1920年，欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）命名质子并将其作为基本粒子时，很明显
。
1973年，欧洲物理学家Harald Fritzsch和Heinrich Leutwyler以及美国物理学家Murray Gell-Mann将色彩作为“强场”来源的概念发展成为QCD理论。特别是，他们采用了1950年代由Chen Ning Yang和Robert Mills开发的通用场论，在这种理论中，力的载体颗粒本身可以辐射其他载体颗粒。（这与QED不同，后者具有电磁力的光子不会辐射其他光子。）
在QED中，只有一种电荷，可以是正电荷，也可以是负电荷-实际上，这对应于电荷和反电荷。相比之下，为了解释QCD中的夸克行为，需要使用三种不同类型的色电荷，每种电荷可以作为彩色或反色出现。类似于光的原色，这三种类型的电荷称为红色，绿色和蓝色，尽管通常意义上与颜色没有任何联系。
颜色中性粒子以两种方式之一发生。在重子中-由三个夸克（例如质子和中子）构成的亚原子粒子-三个夸克的颜色不同，并且三种颜色的混合产生的粒子为中性。另一方面，介子是由成对的夸克和反夸克构成的，它们是反物质，而在这些夸克和反夸克中，反夸克的反色抵消了夸克的颜色，就像正负电荷相互抵消以产生电中性一样宾语。
夸克通过交换称为胶子的粒子，通过强大的力相互作用。与QED相反，在QED中交换的光子是电中性的，QCD的胶子也带有色电荷。为了允许夸克的三种颜色之间存在所有可能的相互作用，必须有八个胶子，每个胶子通常带有一种颜色和另一种反色的混合物。
由于胶子带有颜色，因此它们之间可以相互作用，这使得强力的行为与电磁力有细微的差别。QED描述了一种可以延伸到无限空间的力，尽管该力随着两个电荷之间距离的增加而变弱（服从平方反比定律）。但是，在QCD中，彩色电荷发出的胶子之间的相互作用阻止了这些电荷被拉开。取而代之的是，例如，如果投入了足够的能量来试图将夸克从质子中撞出，结果就是创建了一个夸克-反夸克对，即介子。QCD的这一方面体现了所观察到的强力的短距离性质，该短距离性质被限制在大约10 -15米的距离内，该距离比原子核的直径短。它还解释了夸克的明显局限性，也就是说，仅在重子（例如质子和中子）和介子的束缚复合态中观察到了夸克。
