Den starka kärnkraften, även känd som den starka interaktionen, är den starkaste kraften i universum, 1038 gånger starkare än gravitationen och 100 gånger starkare än den elektromagnetiska kraften. Den enda haken är att den bara fungerar på längdskalor av atomkärnan och snabbt faller av för längre sträckor.
Den starka kärnkraften är det som frigörs under kärnreaktioner, av det slag som sker i solen, kärnkraftverk och kärnvapenbomber. Den starka kraften beskrivs av kvantkromodynamikens lagar, en del av standardmodellen för partikelfysik, som utvecklades på 1970-talet. 2004 års Nobelpris i fysik tilldelades David Politzer, Frank Wilczek och David Gross.
Den starka kraften uppstår faktiskt inte direkt mellan protoner och neutroner i kärnan, utan i de mindre kvarkar som utgör dem. Kraften förmedlas av fundamentala partiklar som kallas gluoner, uppkallade efter hur de limmar kvarkar. Varje proton eller neutron består av tre kvarkar. Den internukleonkraft som håller samman kärnan är känd som kärnkraften eller den kvarvarande starka kraften, eftersom det bara är en andra ordningens effekt av den verkliga starka kraften, som håller ihop kvarkarna som består av dem.
Den starka kraften har en egenskap som kallas asymptotisk frihet, vilket innebär att när kvarkar kommer närmare varandra, minskar kraften i styrka och närmar sig asymptotiskt noll. Omvänt, när kvarkarna kommer längre ifrån varandra, blir kraften starkare. Misslyckande med att hitta fria kvarkar har uppfattats som att inga fenomen i universum, förutom kanske svarta hål, är kapabla att slita kvarkar från varandra.
Teorier om den starka kraften uppstod från observationer på 1950-talet, där en mängd olika fundamentala partiklar som kallas ”partikelzoo” observerades i bubbelkammare. Detta spektrum av partiklar krävde förklaringar för deras egenskaper baserat på en elegant teori om deras underliggande beståndsdelar. Teorin om kvantelektrodynamik (QED) levereras, vilket ger den mest exakta kvantitativa vetenskapliga teorin som är känd. Det är dock ett välkänt faktum att QED inte är komplett, eftersom det inte är kompatibelt med den nuvarande bästa teorin om gravitation, generell relativitet. Fysiker fortsätter att söka efter en matematisk förening av QED och allmän relativitet.
Det antas att det kan finnas kvarkstjärnor, extremt högdensitetsvarianter av neutronstjärnor med ett sådant gravitationstryck att enskilda neutroner inte kan särskiljas, och alla kvarkar slås samman till något som liknar en gigantisk neutron, som hålls samman uteslutande av den starka kraften och allvar. Existensen av kvarkstjärnor har dock ännu inte definitivt bekräftats.