胶子是标准模型中的一种基本粒子，传递强相互作用，将夸克束缚成复合粒子，并参与决定这些复合粒子结构的相互作用。胶子是量子色动力学（QCD）中传递相互作用的粒子。与不带电的电磁相互作用媒介粒子不同，胶子本身带有与其所传递的相互作用相关的荷。因此，胶子能够直接相互作用，这是强相互作用的一个标志性特征。(pdg.lbl.gov)
物理性质
胶子是自旋角动量量子数为 1 的玻色子。在标准模型中，它的静止质量和电荷均为零。不过，电中性并不意味着它不带任何形式的荷：胶子带有色荷，这是产生强相互作用的量子属性。“色”是一个专门术语，与可见的颜色或物质的光学性质无关。(pdg.lbl.gov)
传递电磁学所描述的相互作用的光子，可以用来作比较。光子不带电荷，而胶子带有色荷。因此，量子色动力学中存在直接的胶子自相互作用，在量子电动力学的基本光子相互作用顶点中则没有对应形式。这些相互作用使胶子场具有本质上的非线性，也是强相互作用现象难以计算的原因之一。(hep.phy.cam.ac.uk)
八种胶子与规范对称性
量子色动力学是一种基于数学对称群 SU(3) 的规范理论。夸克按照该群的三维基本表示变换，胶子则按照其八维伴随表示变换。因此，存在八个独立的胶子场，通常称为八种胶子。它们是同一种基本粒子的不同色态，而不是质量或相互作用强度各不相同的八种粒子。(pdg.lbl.gov)
一种示意性的描述认为，胶子带有一种色和一种反色。这有助于追踪色流，但九种简单的色—反色组合并不对应九种物理胶子。这些组合分解为一个八维的八重态和一个一维的色单态；其中的单态不是量子色动力学中的胶子。八重态包含色—反色态的线性组合，因此，将八种胶子都视为各自具有明确色—反色标签的配对，只是对其数学描述的近似。(hep.phy.cam.ac.uk)
在量子场论中，胶子是这些规范场的激发。量子色动力学的相互作用项允许夸克发射或吸收胶子，还包含涉及三个或四个胶子的相互作用顶点。发射胶子会改变夸克的色，却不会改变其味：例如，上夸克仍然是上夸克。这些相互作用由场的描述来规定，而不能理解为微小物体被真正的胶水连接起来。(pdg.lbl.gov)
禁闭与能量依赖性
在通常条件下，胶子不会以孤立粒子的形式被观测到。胶子和夸克都受到色禁闭的约束：可观测的强相互作用粒子以色中性组合的形式存在，称为强子。当高能夸克和胶子在碰撞中产生后，它们会通过强子化过程演化成强子，而不是作为自由传播的带色粒子到达探测器。(api.repository.cam.ac.uk)
相互作用的强度取决于探测它时所涉及的动量尺度。当动量转移足够大，即对应的距离足够短时，量子色动力学的有效耦合会变弱。这一性质称为渐近自由，使人们能够使用微扰理论进行计算，也就是按相互作用强度作展开。在较低的动量尺度上，耦合增强，这类展开通常便无法可靠地描述强子的形成。(hep.phy.cam.ac.uk)
对于这一强耦合区域，格点量子色动力学提供了一种互补的方法。它将夸克场和胶子场表示在离散的时空格点上，并通过数值计算研究它们的集体行为。这种方法将基础理论与强子的性质，以及高温下强相互作用物质的行为联系起来。(energy.gov)
实验发现
1979 年，德国汉堡德国电子同步加速器研究中心（DESY）的 PETRA 正负电子对撞机实验发现了胶子。JADE、MARK J、PLUTO 和 TASSO 合作组都提供了相关证据。关键的实验信号是一次碰撞产生三个清晰可辨的粒子喷注：这些集中的强子流，其排列方式表明背后存在一个夸克、一个反夸克和一个辐射出的胶子。(desy.de)
在最简单的夸克—反夸克产生过程中，预期会出现两个方向大致相反的喷注。如果其中任一粒子辐射出一个能量足够高的胶子，就会产生第三个喷注。尽管探测器记录的是强子，而不是孤立的胶子，观测到的三喷注构型仍为胶子的产生提供了直接实验证据。随后对喷注分布的测量支持了胶子自旋为 1 的判定。这一发现有助于确立量子色动力学作为强相互作用理论的地位。(desy.de)
物质中的胶子
将质子或中子描述成由某种静态连接物固定在一起的三个夸克，并不足以反映其真实情况。它们的内部结构包含动态的胶子场，以及夸克—反夸克成分。其质量的大部分来自这些相互作用组分所具有的能量，而不只是价夸克的静止质量。因此，无质量的胶子也能通过自身携带的能量，为复合系统的质量作出贡献。(energy.gov)
在极高的温度和能量密度下，物质可以形成夸克—胶子等离子体，其中的夸克和胶子不再被禁闭在单个强子内部。重离子碰撞能够重现这种状态，形成体积很小、寿命很短的区域。欧洲核子研究组织的大型强子对撞机上的实验，通过粒子产生、集体运动以及高能喷注穿过介质时的能量损失来研究其性质。这种等离子体仍是一个存在相互作用的多体系统，而不是一群永久孤立的胶子。(home.cern)