强子（英语：hadron，古希腊语：ἁδρός）是一种由夸克和胶子构成的粒子，胶子是一种传递强相互作用的基本粒子，正是由于核子间存在强相互作用力，质子、中子才能结合为原子核。在粒子物理的标准模型中，夸克是一种基本粒子。

强子可以被分为介子和重子，分别是由奇数个夸克（通常是三个夸克）组成的重子和由偶数个夸克（通常是两个夸克：一个夸克和一个反夸克）组成的介子。近年来发现了含有超过三价夸克的“奇异”强子，四夸克态（一种外来介子）于2014年由LHCb合作组织确认为共振，而两种五夸克态（奇异重子），名为 P+c(4380) 和 P+c(4450) ，由LHCb合作于2015年发现。胶子是传递强相互作用的基本粒子。“胶”（Glue）描述了强相互作用将夸克紧密地“粘”在一起，从而构成重子或介子。随着强子结构的研究，人类认识到质子和中子并不是最基本的粒子，而具有更微观的结构。其中质子是一种强子，质子和自由质子有可能衰变成其他粒子。但实际上质子和自由质子是一种稳定的粒子，尚未被观察到自发分解为其他粒子，即便质子会衰变，则它的寿命应该大于2×1034年。

1964年，盖尔曼（Murray Gell-Mann）和乔治·茨威格（George Zweig）分别独立提出强子八重态模型，并认为所有强子都是由夸克构成的。同年，默里·盖尔曼提出了夸克模型，认为每个重子由3个夸克（或反夸克）组成，每个介子都由两个夸克（或反夸克）构成。但是，实验中从未观察到单独的夸克，这点可由“夸克禁闭”（quark confinement）的理论来解释。1968年，美国斯坦福大学的国家加速器实验室SLAC用深度非弹性散射实验，证明了质子存在内部结构，也间接证明了夸克的存在。之后，又有更多的实验数据验证了强子的夸克模型。2022年，欧洲核子研究中心宣布，该机构的大型强子对撞机（LHC）上的底夸克探测器（LHCb）合作组发现了新的奇特粒子结构，包括一种首次发现的五夸克态粒子和有史以来观察到的第一对四夸克态粒子。

1962年，强子由俄罗斯理论物理学家列夫·奥肯（Lev Okun）提出，表示具有强相互作用的粒子，他曾经说道“在这份报告中，我将把强相互作用粒子称为‘强子’，而希腊语“hadros‘’表示‘大’、‘质量’，与“leptos”的意思是“小”“轻”。我希望这个术语会很方便的让人们理解其中意思。”

1687年，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）在其《自然哲学的数学原理》一书中提出了万有引力定律，这个理论将地上的重量和天上星体间的作用力统一在了一起。从那时候开始，物理学家企图将万事万物统一在一个物理理论的框架中。以还原论的观点，万事万物最后都可以归纳为若干“基本粒子”以及这些粒子之间的“相互作用”。

20世纪，对原子核结构与中子衰变这两个问题的研究使人类认识到强相互作用和弱相互作用的存在。1934年，汤川秀树和恩里科·费米（Fermi）分别提出了介子交换理论和四费米子相互作用理论来解释核子之间的作用力及中子的衰变。这两种理论经过后续的发展与完善，最终在20世纪六七十年代发展成为量子色动力学（QCD）与电弱统一理论，构成了标准模型的基石。

20世纪20年代，尤金·维格纳（Eugene P. Wigner）将对称性引入刚建立的量子力学，得到了一系列重要的结果。到了30年代，维格纳发现核子之间的相互作用在相距很远时非常弱，而靠近时又会急剧变强。他还注意到核子满足的对称性并不区分质子和中子，进而将核子束缚在一起的强相互作用对质子和中子是一样的。尤金·维格纳因对原子核及基本粒子理论的贡献，尤其是基本对称性原理的发现和应用，而获得1963年诺贝尔物理学奖。

1936年，缪子（µ）被发现，其质量最高可到150MeV，非常接近汤川秀树的预言，所以一开始人们认为这就是π介子。但后续的实验发现缪子并不参与核反应。1939—1942年，两位印度科学家萨特延德拉·玻色（Debendra Mohan Bose）和乔杜里（Bibha Chowdhuri）利用摄影感光片在印度的高海拔地区研究了宇宙射线。他们在宇宙射线中观测到了质量约为200倍电子质量的粒子。

1947年，塞西尔·鲍威尔（Cecil Powell）等人改进了这种方法，独立地在宇宙射线中观测到了这种介子。他们还发现这种介子参与了核子的相互作用，进一步支持它就是汤川秀树预言的π介子。塞西尔·鲍威尔也因对研究核反应过程的天然橡胶摄影方法的发展以及使用这种方法发现了π介子而获得1950年诺贝尔物理学奖。

1952年，唐纳德·格拉泽（Donald Arthur Glaser）发明的气泡室能够研究具有更高能量的粒子，并因发明气泡室而获得1960年诺贝尔物理学奖。威尔逊发明的云雾室可以观察到带电粒子的踪迹。当带电粒子向前穿过充满接近沸点的液体室时，它们所经过的原子会被电离。当室内的压力降低时，这些被电离的原子周围会出现气泡，然后我们可以对粒子的轨迹进行拍照和分析。气泡室的发明使人们探测到了更多的粒子，对强子谱的研究起到了重要贡献。

1955年，日本的坂田昌一等人是最早探讨强子结构的科学家，他们在提出了著名的强子结构的坂田模型（也称复合模型），认为强子都是由三种基础粒子（质子 p中子n和超子A）及其反粒子构成的，将 pn和A三种粒子称为基础粒子（田粒子），而将强子称为复合粒子。

20世纪50年代后半期，继格拉泽的气泡室之后，沃尔特·阿尔瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）通过使用液态氢进一步发展了气泡室。因其对基本粒子物理学的决定性贡献，特别是开发了使用氢气泡室的技术和数据分析，发现了大量的共振态而获得1968年诺贝尔物理学奖。他还开发了新的测量系统和基于计算机的方法来分析大量的数据，这使他发现了一大批以前未知的粒子。

20世纪五六十年代，随着气泡室、氢气泡室、粒子加速器的应用，人类发现了大量的“基本”粒子。1963年，粒子数据表已经收录了近百个“基本”粒子，其中还包括很多不稳定的共振态。在默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）提出夸克模型之前，人们就试图理解这些“基本”粒子的内部结构进而对它们进行分类，包括1956年的坂田（Sakata）模型和1961年盖尔曼与Yuval Ne’eman提出的八重法（eightfold way）。默里·盖尔曼因其在基本粒子的分类（夸克模型）及其相互作用方面的贡献而获得1969年诺贝尔物理学奖。

默里·盖尔曼和尼曼于1962年分别提出了强子八重态模型。在坂田模型及强子八重态理论启发下，默里·盖尔曼于1964年提出了强子是由夸克构成的理论，即夸克（quark）模型。同年，在前人研究基础上盖尔曼和乔治·茨威格（GeorgeZweig）独立地引入了夸克，这种更基本的粒子来描述实验中发现的强子。夸克承载了SU（3）群的基础表示（3），共三种味道，分别为上（u），下（d），奇异（s）夸克，其反粒子（）承载SU（3）群基础表示的复共轭表示（）。在夸克模型中，介子由一对正反夸克（）构成而重子由三个夸克（）构成。

1977年，人们在进行高能质子束轰击原子核的实验中，发现一种叫的粒子，其质量很大，约为9460MeV，寿命较长。要解释该粒子的特征必须引人新的夸克，叫底夸克b以及它的反夸克。据信粒子由（）组成。同理，用量子数描写b夸克的性质。

1984年，欧洲核子中心宣布发现了由新的第六味（类）夸克t构成的物质。第六味夸克叫顶夸克t。t夸克的性质由量子数描写。这样考虑了量子数和后的西岛盖尔曼关系为。

强子可以被分为介子推和重子，强子可以被分为介子和重子，分别是由奇数个夸克（通常是三个夸克）组成的重子和由偶数个夸克（通常是两个夸克：一个夸克和一个反夸克）组成的介子。重子的自旋总是半数的，也就是说，它们是费米子。它们包括人们比较熟悉的组成原子核的质子和中子和一般鲜为人知的超子（Hyperon，比如Δ、Λ、Σ、Ξ和Ω），这些超子一般比核子重，而且寿命非常短。

介子由一个夸克和一个反夸克通过强相互作用结合在一起的次原子粒子，属于强子 介子的直径大约为1飞米，相当于质子或中子尺寸的2/3。所有的介子都是不稳定的，平均寿命最长的也仅有几十纳秒。带电介子可以衰变（有时是通过中间粒子）形成电子以及中微子，不带电荷的介子衰变可能会放出光子。介子推不是由放射性衰变产生的，但是能够由夸克组成的高能粒子之间的相互碰撞得到，以短寿命产物的形式存在于自然界 中。介子也可以通过高能粒子加速器中的质子、反质子或其其他粒子的碰撞产生。 在自然界中，较轻的介子的重要性在于它们是与传递核力的量子场粒子相关联的，这和光子传递电磁力的方式是相同的。能 量较高、质量较大的介子是在宇宙大爆炸时瞬间产生的，心旦一般不认为它们在自然界中发挥某些作用。可以通过粒子加速器制造高能介子，以了解组成较重介子的较重夸克的性质。一些实验证据表明，有奇异介子的存在。已发现的介子推种类有很多种，例如，π介子、p介子、Ф介子、η介子、w介子、K介子、D介子、B介子、Y介子等。部分种 类介子的性质见次原子粒子。

重子是一种重子数为1，参与强相互作用，自旋为半整数的强子 其反粒子称为反重子，重子数为-1。因为重子及其反粒子的自旋均为半整数，所以它们两个全同粒子波函数在交换时反对称 （改变符号），遵循费米-狄拉克统计。最为常见和人们最早发现的重子是质子和中子。它们是原子核的基本组成分，t也是宇宙中重子类物质的绝大多数组成。由于重子中的质子、中子和超子生质的相似性（对称性），M.默里·盖尔曼在20世纪60年代很好地对当时已发现的重子进行分类，所预言的新重子得到实验的证实，不在此基础上提出了由夸克组成所有强子（重子和介子推的统称）的夸克模型。在该模型的框架下，重子一般由三个夸克组成;除了3三个夸克组成的常见重子外，还允许存在由五个或者更多个夸克或反夸克组成的奇异重子。欧洲核子中心的LHCb实验组在LHC对时撞机上观测到了五夸克态重子的产生，是对夸克模型的最新的实验支持。夸克模型已经成为粒子物理标准模型的重要组成内容。

价夸克决定了强子的性质，正像价电子决定了原子的性质一样。各种强子的不同反映在它们的价夸克(或价反夸克)的不同上。每个强子内部的所有价夸克(或价反夸克)的色性质，保证其整体对外是无色的。

强子是由夸克和胶子组成的复合粒子。根据所带电荷、弱相互作用性质和在相互作用中显现的质量，可以将夸克分成6味，即上夸克(u)、下夸克(d)、粲夸克(c)、奇异夸克(s)、底(美)夸克(b)和顶(真)夸克(t)。从最低的近似来看，介子是由一个夸克和一个反夸克组成，重子是由三个夸克组成。这种组成强子的夸克，称为价夸克。这些价夸克和价反夸克通过不断交换胶子而相互作用。所以，在强子内部，除了上述夸克和反夸克外，还存在数目未知然而是确定的胶子。

迄今为止实验上还没有直接观察到自由状态的夸克和胶子，这是由于色相互作用具有“禁闭”的性质，也就是说，带色粒子之间的色相互作用并不随距离增大而减弱，从而使粒子最终互相独立而处于自由状态。所以，只有由夸克和胶子组成的无色系统才能独立存在，带色的夸克和胶子只能存在这个系统的内部。但在高能物理过程中，被禁闭在强子内部的夸克和胶子又似乎是自由的，无相互作用的，色相互作用的这种性质称为“渐近自由”。

质量、自旋、同位旋和宇称相关

虽然不能准确计算出强子的质量，但科研人员可通过模型对实验上发现的强子进行分类和解释。强子分为自旋整数的介子（π介子、K介子等）和自旋半整数的重子（质子、中子等）。在传统的夸克模型中，介子由一对正反夸克构成，重子由三个夸克构成。需要指出的是，虽然在夸克模型提出之初，实验上发现的大量强子态可较好地归为这两类，但QCD并不禁戒其他的构型（如多夸克态、夸克胶子混杂态、完全由胶子构成的胶球等）。超出传统夸克模型的强子态被称为奇特（exotic）强子态。

以重子为例，质子p和中子n是核子的同位旋二重态；、是介子推的同位旋三重态。它们的质量差是由于荷电状态不同（即电磁作用）而引起的，若不考虑荷电状态，则是同一种粒子。在这种思想的启发下，默里·盖尔曼和尼曼于1962年分别提出了强子八重态模型，认为最轻的八个介子（、、和）是同一个粒子O-八重态（指粒子的名称，右上标是宇称），原因是它们的自旋都是零，都具有奇性的内禀宇称。而最轻的八个重子（、n、p、和），因其自旋都是，宇称都为偶，而被称为同一粒子的八重态。实际上，O-粒子是处在同位旋多重态，而粒子是处在奇异数多重态。

若以（同位旋分量）为横轴，以超荷Y=B+S为纵轴将两组各八个粒子的和Y分别标在图上，可以看到它们各自组成一个对称的六边形，每个顶点上有一个粒子，中心处有两个粒子，图中同一水平线上的粒子，其超荷Y相同;同一竖线上的粒子，其同位旋分量相同；同一斜线上的粒子，其电荷数Q相同。

味量子数

如同所有次原子粒子，每个强子都被分派一个量子数对应于庞加莱群的表示：JPC(m)；其中，J是自旋量子数，P是内秉宇称，C是正反共轭（电荷共轭），m是粒子质量。注意到强子的大部分质量不是由价夸克所贡献，而是因为质能等价，大部分质量是从强相对作用的能量所贡献的。强子也带有味量子数，例如，同位旋、奇异数、顶数、底数、数等等。

强子的激发态称为“共振”；每一个基态强子都可能对应于几个激发态。在粒子物理实验里，可能会观察到几百个共振，通过强相对作用，它们很快地会衰变，大约在10−24秒内。

人们做了大量研究后，找到了其他戒子共振态和重子共振态的多重态的关系。1-介子推的八重态（、、、、、、）共九个粒子，中心有三个粒子（、、）。该八重态是O-八重态的激发态（激发到自旋J=1的态）即一个八重态加一个单重态。而重子具有十重态结构。在Y-图上呈现一个倒三角形。图中的粒子，在当时并未发现，是预言的。该预言在1964年被美国布鲁海汶实验室的科学家们用实验证实，测得的粒子的质量为1675MeV。

强子结构最早由日本科学家坂田昌一等人提出，认为强子都是由三种基础粒子（质子p、中子n和超子）及其反粒子构成，将p、n和三种粒子称为基础粒子（坂田粒子），而将强子称为复合粒子。为了体现复合粒子与构成它们的基础粒子的电荷、重子数、奇异数及其守恒，坂田模型中，介子推由一个基础粒子和反粒子构成；重子由两个基础粒子和一个反粒子组成。

相比于原子结构和原子核结构，研究强子结构的最大困难是造成组分数可变的非淬火效应：强子中夸克的动能和势能比一对正反夸克的质量还大，胶子可变成正反夸克对，使得强子中的组分夸克数不确定。即使在唯一稳定的强子——最轻的重子（质子）中，实验观测已确立除了3个价夸克uud外，还存在胶子场中产生的。除了传统夸克模型中的介子和重子之外，QCD还允许其他的强子构型存在，比如四夸克态、五夸克态、混杂态、胶球等，这些被称为奇特强子态（exotic states）。

目前探索强子内部夸克—胶子结构的实验主要有两个基本途径：一是通过高能电磁探针与核子的深度非弹散射测量核子的夸克—胶子结构函数，二是通过高能碰撞产生强子基态和激发态，研究强子谱。

按默里·盖尔曼理论，重子由三个夸克构成，介子由一个夸克和一个反夸克构成。以质子p的构成为例，粒子构成前后各种物理量要保持守恒。质子p由三个夸克uud构成，即p=（uud）。下面的类比可看出构成的合理性：

由表可见，质子由三个夸克（uud）构成是合理的。同理也可获得其他重子和介子推的构成。

次原子粒子之间的强相互作用对称性可以近似用“八重法”来描述。1961年，盖尔曼在奇异数守恒定律的基础上将对称性运用于基本粒子的分类，即SU（3）对称性。他和以色列物理学家内曼各自独立地提出了强作用对称性的理论——八重法（eightfold way），按照这一方法，把有相近性质的强作用基本粒子分成一个个的族，并认为每个族成员应有8个。八重法很好地说明了强子的自旋、宇称、电荷、奇异数以及质量等性质的规律性，可以把已知的全部基本粒子归类，并且还给未发现的粒子预留了位置，未发现粒子的特性可以从对称的粒子特性推出。

次原子粒子之间的强相互作用对称性可以近似用“八正法”来描述。并且似乎所有强子都有无穷多个激发态，这些粒子激发态中的角动量受其质量（单位为GeV）的平方所限制。坂田模型中，介子推由一个基础粒子和反粒子构成；重子由两个基础粒子和一个反粒子组成。似乎所有强子都有无穷多个激发态，这些粒子激发态中的角动量受其质量（单位为GeV）的平方所限制。

强子的八重态、十重态以及坂田模型都给出了强子是由其他粒子构成的思想，这同原子由原子核和电子构成的思想相似。另外，这些模型都预言了一些粒子的存在，并被实验证实，说明它们有一定的历史作用。但这些模型都不能解释单个强子（如质子 p）具有分散的散射中心的实验事实。因此，必须用新的思想、理论和实验来研究强子结构，这就是强子结构的夸克模型。

量子色动力学（quantum chromodynamics，QCD）理论将夸克描述为由被称为胶子（gluon）的承载力的粒子系在一起。每种夸克和每种胶子都有三种类型的“色荷”（color charge）之一，标记为红色，绿色和蓝色；这些带色荷的粒子自然地相互拉扯并形成一团——如质子——其颜色加起来为中性的白色。这就是QCD的夸克禁闭（confinement），通俗地说，不存在自由夸克。

量子色动力学理论认为，夸克都被囚禁在粒子内部，不存在单独的夸克。这种理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好，大部分人相信此理论是正确的。

目前量子色动力学是公认的描述强相互作用的基本理论。但是由于其低能非微扰的特性（QCD耦合系数在低能区不再是小量，无法按其幂次进行微扰展开），科学家很难直接从QCD出发严格计算出夸克通过交换胶子形成强子的能谱，也无法准确地描述夸克和胶子是如何构成强子的。根据QCD，胶子可以吸收瞬间的峰值能量。有了这种能量，胶子碎裂为一个夸克和一个反夸克——每个都只携带一点动量——然后它们湮灭并消失。

强子的相关应用主要体现在理论物理和发现新粒子上。高能核对撞中的强子-强子关联的研究成为研究强子相互作用的一个重要技术。高能核对撞可以产生大量的粒子，由于强子对的相互作用和量子统计，对撞中产生的大量强子在低相对动量下产生关联。由于核子-核子的相互作用研究得比较清楚，物理学家通常利用它们作为输入从重离子对撞强子对关联的测量中研究产生强子的源的性质。从另一方面来看，如果已知强子产生源的信息，那么强子关联也可以用来研究强子之间的相互作用。

中国科学院理论物理研究所博士后神谷有辉(Yuki Kamiya)及其合作者从强子关联函数出发研究相互作用取得了重要成果，首次提出了包含耦合道效应、库伦效应以及同位旋破坏效应的分析方案。这项工作提出的理论方案可广泛应用于高能核对撞中其他强子-强子对关联的研究。