مطابق با تئوری بیگ بنگ، میلیاردها سال پیش کل جهان از یک منطقه با حجم صفر و تراکم نامحدود گسترش یافت. سپس، این منطقه در کمتر از یک ثانیه از نظر اندازه صدها برابر شد. در طول این اولین لحظات، جهان با انرژی ای که بیشتر آن به شکل گرمای شدید بود پر شد. هنگامی که جهان بزرگ و سرد می شود، مقداری از این انرژی به ماده تغییر شکل می دهد.
موقعی که ما درباره بلوک های سازنده ماده صحبت می کنیم، معمولاً روی اتم ها تمرکز می کنیم. اتم ها حاوی هسته ای هستند که شامل دست کم یک زیر اتم با بار مثبت به نام پروتون است. هسته همچنین ممکن است حاوی یک یا بیشتر از یک ذره با بار خنثی به نام نوترون ها باشد. ذرات با بار منفی به نام الکترون ها هم هسته را محاصره کرده اند و به سرعت در داخل محدوده یک پوسته انرژی در اطراف هسته حرکت می کند.
اما اتم ها در اولین صحنه های بیگ بنگ نمی توانستند تشکیل شوند. چراکه جهان خیلی متراکم و داغ بود. در حقیقت، در اولین لحظات اولین ثانیه بیگ بنگ، حتی پروتون ها و نوترون ها هم نمی توانستند تشکیل شوند. براساس تئوری های بیگ بنگ جهان پر از ذرات زیر اتمی بود. ذرات اولیه و با هیچ جرمی به نام کوارک ها که به هم پیوستند تا ذرات بزرگ تری مثل پروتون ها یا نوترون ها را به وجود آورند.
دانشمندان نیرویی را که کوارک ها را با هم نگه می دارد تا ذراتی بزرگ تر را تشکیل دهد نیروی هسته ای قوی ای می دانند. این نیرو به قدری قوی است که در شرایط عادی، ما به هیچ وجه نمی توانیم کوراک ها را مشاهده کنیم. این به خاطر این است که کوارک ها به قدری محکم به هم می پیوندند که ما نمی توانیم آنها را به آسانی از هم جدا کنیم. برای سال های زیادی، تنها راه اثبات این که کوارک ها وجود دارند مدل های ریاضی درباره جهان بود. مدل هایی که لازمه اش وجود ذراتی مثل کوارک ها بود.
امروزه دانشمندان تلاش می کنند تا ذراتی مثل پروتون ها و نوترون ها را بگیرند و آنها را به کوارک ها و گلوئون ها تجزیه کنند. کوارک ها و گلوئون ها برای تنها کسری از یک ثانیه پیش از فاسد شدن جدا می مانند، اما این به قدر کافی برای دانشمندان بلند است تا آنها را با استفاده از تجهیزات قوی مشاهده کنند.
