在达到这个标志性的温度以前,宇宙中过高的温度使得物质粒子无法形成并存活下来——一旦三个夸克聚合在一起形成质子,其他带有足够能量的粒子将撞击这个质子,并使它再次分裂。在这里,我们不妨想象一下:在一个幼儿园的小房间内,挤满了精力充沛且到处乱跑的小朋友。即使我们能在这里搭起积木,也会很快被撞倒。只有当所有的小朋友都玩累了,不再时刻不停地从房间的这一头跑到那一头时,积木搭成的城堡才有可能保存到幼儿园放学。同理,如果中子和质子要在宇宙中长久生存,就必须等到粒子的平均能量(随温度一起下降)减少到将粒子分解为夸克所需的能量以下。

在大爆炸以后大约一分钟时,宇宙的温度已经降到了10亿摄氏度以下。质子和中子开始相互结合在一起,并通过所谓的核合成过程(nucleosynthesis)形成了一些最轻的元素。(其他的重元素将在以后的恒星和恒星爆炸中出现。)这些轻元素——主要是氢以及少量的氦和锂——构成了弥漫在宇宙中的第一缕气体,并最终形成了第一批恒星。

然而在此时,恒星的形成条件还尚未成熟。早期的宇宙是非常平滑的,在粒子和能量的海洋中只会形成体积很小的不均匀团块——某个地方粒子多一些,某个地方粒子少一些。这些团块代表了恒星和星系的种子。一旦引力超过空间膨胀,成为宇宙间最主要的作用,这些种子就会在引力的作用下不断生长发育。而为了使这一切能够发生,物质必须在宇宙中取得优势地位。

在大爆炸发生的数万年以后,宇宙能量主要以辐射的形式存在——即光和快速运动的粒子。物质(即缓慢运动的粒子)仅占整体能量的很小一部分。幸运的是(至少对我们来说),物质对辐射的比例会随宇宙的膨胀而改变,并一直增长直到物质占据统治地位,而辐射则变得越来越不重要。这一变化对我们的存在是至关重要的。在一个充满辐射的宇宙中,空间膨胀将压倒引力汇聚物质的作用,从而阻止未来恒星和星系种子的生长。因此,在各种天体结构——包括我们的银河系——开始形成之前,物质必须成为宇宙的主要成分。

但在宇宙的最初时刻,几乎所有能量还都以辐射的形式存在。原始的宇宙混沌中存在着光子和以接近光速运动的相对论性物质粒子,它们全都被归为辐射一类。事实上,这些物质粒子的总能量几乎全部来自它们的运动能量,因此它们的行为更像辐射(光),而不像物质(有质量的物体)。