I nucleoni (neutroni e protoni), ovvero i costituenti base del nulceo atomico, non sono delle particelle elementari ma sono a loro volta degli stati legati, composti da quark e gluoni. Lo stesso vale per i mesoni, delle particelle instabili che possono essere create negli urti tra nucleoni.

L'interazione che tiene insieme quark e gluoni all'interno dei nucleoni (e dei mesoni) è la cosiddetta interazione forte o di colore. Quark e gluoni hanno entrambe delle cariche di colore diverse da zero: l'interazione che li tiene legati tende ad annullarsi quando le cariche di colore si trovano a distanze piccole ma cresce molto rapidamente (fino a diventare infinitamente forte) per distanze superiori alle dimensioni del protone (circa 10^-16 m). Questo fa sì che sia impossibile osservare quark e gluoni allo stato libero: queste particelle si trovano sempre confinate all'interno di nucleoni e mesoni, che hanno una carica di colore complessiva nulla.

Due nucleoni (o un mesone e un nucleone) molto lontani fra loro non hanno nessuna interazione forte ma se si trovano a stretto contatto fra loro, come all'interno dei nulcei atomici, interagiscono per via di un "effetto residuo" dell'interazione forte. Quando sono sufficientemente vicini potremmo dire che i due nucleoni si accorgono di essere entrambi composti da quark. Un pò come le molecole (con carica elettrica complessiva nulla) che si legano far loro attraverso un residuo di interazione elettromagnetica così, in una scala molto più piccola e molto più intensa, i nucleoni si legano fra loro attraverso un residuo di interazione di colore.

L'interazione debole è l'unica che agisce su tutte le particelle che conosciamo: agisce sui quark (e dunque su nucleoni e mesoni), sugli elettroni e anche sui neutrini. A grandi distanze è molto debole: rispetto all'interazione elettromagnetica ha un effetto trascurabile nel legame tra nucleo ed elettrone. Tuttavia quest'interazione ha un ruolo fondamentale in natura: è infatti responsabile dei decadimenti dei nuclei atomici ed è importante nei processi di fusione nucleare che avvengono all'interno delle stelle. Se non vi fosse l'interazione debole le stelle non brucerebbero e se non fosse così debole brucerebbero troppo in fretta. A distanze molto piccole (1/100 del raggio del protone) l'interazione debole cresce rapidamente e si unifica con l'interazione elettromagnetica.