Los gluones son partículas mediadoras de fuerzas que existen en cada núcleo atómico y lo mantienen unido. Ellos median la fuerza nuclear fuerte, que es la más fuerte de las cuatro fuerzas de la naturaleza, 137 veces más fuerte que el electromagnetismo y aproximadamente 1.6 x 1039 veces más fuerte que la gravedad, la fuerza más débil. Su limitación es que solo opera en distancias extremadamente pequeñas, la escala del núcleo atómico. A distancias mayores de un femtómetro (ancho de un núcleo atómico de tamaño mediano), la fuerza fuerte comienza a desvanecerse.
La fuerza fuerte mantiene unida toda la materia conocida en el universo excepto la materia oscura, de la que no sabemos prácticamente nada. Entonces, el núcleo atómico consiste en una combinación de nucleones (protones y neutrones) y gluones.
Como un fotón (luz), un gluón no tiene masa. Simplemente representa un paquete de fuerza. Sin embargo, a diferencia de los fotones, los gluones tienen su propio «color», el nombre de la carga en la fuerza fuerte, lo que significa que interactúan con ellos mismos, lo que hace que la cromodinámica cuántica (fuerza fuerte) sea más complicada matemáticamente que la electrodinámica cuántica (electromagnetismo). Los físicos sospechan que podría ser posible una «bola de pegamento», una agregación de solo gluones sin nucleones, pero aún no se ha observado ninguna.
El gluón se descubrió por primera vez en 1979 en el experimento TASSO en el Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) en Alemania. En las colisiones típicas entre electrones y positrones (anti-electrones) en aceleradores particulares, se crean un quark y un antiquark, enviando dos chorros de partículas distintos que se pueden observar en la cámara de niebla. Pero a una energía suficientemente alta, aparece un tercer chorro, que representa los gluones que escapan del núcleo. Esto proporcionó una prueba experimental de la existencia de gluones, cuya existencia se había sospechado durante un tiempo.
Hay ocho tipos diferentes de gluones en total y tres tipos diferentes de «color» (carga de fuerza fuerte). Los gluones son responsables de un fenómeno inusual llamado «confinamiento». Nunca se pueden separar dos partículas cargadas de color entre sí. A diferencia del electromagnetismo, donde la carga entre dos objetos disminuye a medida que se separan, la fuerza fuerte permanece constante y extremadamente poderosa. Solo en los entornos más sobrecalentados y densos (posiblemente en el centro de las estrellas de neutrones más masivas y en los aceleradores de partículas) los gluones y nucleones de diferentes núcleos atómicos se entrelazan y se convierten en lo que se llama plasma de quark, una sopa de gluones que flota libremente. y nucleones.