Gluonii sunt particule care mediază forța care există în fiecare nucleu atomic, ținându-l împreună. Ei mediază forța nucleară puternică, care este cea mai puternică dintre cele patru forțe ale naturii, de 137 de ori mai puternică decât electromagnetismul și de aproximativ 1.6 x 1039 de ori mai puternică decât gravitația, cea mai slabă forță. Limitarea sa este că operează doar pe distanțe extrem de mici, la scara nucleului atomic. La distanțe mai mari de un femtometru (lățimea unui nucleu atomic de dimensiuni medii) forța puternică începe să se estompeze.
Forța puternică ține împreună toată materia cunoscută din univers, cu excepția materiei întunecate, despre care nu știm practic nimic. Deci nucleul atomic este format dintr-o combinație de nucleoni (protoni și neutroni) și gluoni.
La fel ca un foton (lumină), un gluon nu are masă. Reprezintă doar un pachet de forță. Spre deosebire de fotoni, totuși, gluonii au propria lor „culoare” – denumirea de încărcare în forța puternică – ceea ce înseamnă că interacționează cu ei înșiși, făcând cromodinamica cuantică (forța puternică) mai complicată matematic decât electrodinamica cuantică (electromagnetism). Fizicienii bănuiesc că ar putea fi posibilă o „minge de lipici”, o agregare de gluoni fără nucleoni, dar încă nu a fost observată.
Gluonul a fost descoperit pentru prima dată în 1979 la experimentul TASSO de la Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) din Germania. În ciocnirile tipice între electroni și pozitroni (anti-electroni), în special acceleratorii, se creează un cuarc și un antiquarc, trimițând două jeturi distincte de particule care pot fi observate în camera cu nori. Dar la o energie suficient de mare, apare un al treilea jet – care reprezintă gluoni care scapă din nucleu. Acest lucru a oferit dovezi experimentale pentru existența gluonilor, a căror existență fusese suspectată de ceva vreme.
Există opt tipuri diferite de gluoni în total și trei tipuri diferite de „culoare” (încărcare de forță puternică). Gluonii sunt responsabili pentru un fenomen neobișnuit numit „ilimitare”. Două particule încărcate de culoare nu pot fi niciodată separate una de cealaltă. Spre deosebire de electromagnetism, unde sarcina dintre două obiecte scade pe măsură ce se depărtează unul de celălalt, forța puternică rămâne constantă și extrem de puternică. Numai în mediile cele mai supraîncălzite și dense (posibil în centrul celor mai masive stele neutronice și în acceleratoarele de particule) gluonii și nucleonii din diferite nuclee atomice se întrepătrund și devin ceea ce se numește plasmă de cuarci, o supă de gluoni care plutește liber. și nucleoni.