Протоните и неутроните не са най-малките частици в природата — те са съставени от кварки, свързани чрез глуони.

През 1968 г. експериментите в Станфордския линеен ускорител (SLAC) доказват съществуването на кварките, разрушавайки дълго времето разпространеното убеждение, че атомното ядро е изградено от неделими частици. Протоните и неутроните, известни като бариони, се състоят от по три кварка. Протонът съдържа два „нагоре" (up) и един „надолу" (down) кварк, докато неутронът има два „надолу" и един „нагоре".Тези частици се държат заедно чрез силното ядрено взаимодействие, което се пренася от безмасови частици, наречени глуони. Названието им произлиза от английската дума „glue" (лепило), защото те буквално „залепват" кварките един за друг. Това е най-мощната от четирите фундаментални сили в природата и действа на изключително малки разстояния в мащаба на фемтометри.Един от най-забележителните аспекти на квантовата хромодинамика е произходът на масата. Сумарната маса на трите кварка в един протон е само около 9,4 MeV/c², докато общата маса на самия протон е приблизително 938 MeV/c². Това означава, че почти цялата маса на материята, от която сме изградени, всъщност е енергия на свързване, съгласно известното уравнение на Алберт Айнщайн E=mc².Изследванията в ЦЕРН и други водещи лаборатории продължават да изучават тези взаимодействия, за да разберат по-добре ранните етапи на Вселената. Глуоните са уникални, защото за разлика от фотоните при електромагнетизма, те самите носят цветен заряд и могат да взаимодействат помежду си. Това създава феномена „конфайнмънт", който не позволява на кварките да съществуват в свободно състояние извън адроните.