Εργαστηριακά πειράματα έχουν αναδημιουργήσει τις συνθήκες που υπήρχαν στο πρώιμο Σύμπαν πριν τα quarks και τα γλουόνια που δημιουργήθηκαν στο Βig Βang σχηματίσουν πρωτόνια και νετρόνια που φτιάχνουν σήμερα τον κόσμο μας.

Οι πιο πολλοί φυσικοί και αστρονόμοι πιστεύουν σήμερα πως ο χώρος, χρόνος και όλη η ύλη και η ακτινοβολία σχηματίσθηκαν κατά τη διάρκεια του big bang κάπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Μια υπόθεση που ακόμη προκαλεί στη Φυσική και στην Αστρονομία - ίσως η τελευταία πρόκληση - είναι η   κατανόηση του πως το σύμπαν στο οποίο ζούμε σήμερα αναπτύχθηκε από την κοσμική φλόγα που δημιουργήθηκε στο big bang. Καθώς η κατανόηση των νόμων της φυσικής βελτιώνεται,  είμαστε ικανοί να κοιτάξουμε προς το παρελθόν και να ξετυλίξουμε τη δομή του πρώιμου σύμπαντος και την επακόλουθη ανάπτυξη του.

Ο κύριος όγκος της ύλης που βλέπουμε σήμερα στο Σύμπαν βρίσκεται στους πυρήνες των ατόμων που αποτελούνται από νετρόνια και πρωτόνια.
Γνωρίζουμε πως αυτά τα νουκλεόνια φτιάχνονται από μικρότερα σωματίδια που καλούνται quarks. Ενα νετρόνιο περιέχει δύο "down" quarks και ένα "up" quark, ενώ ένα πρωτόνιο περιέχει δύο 'up' quarks και ένα 'down' quark. Επειδή ένα up quark (u) έχει φορτίο τα 2/3 του e, όπου ­e είναι το φορτίο του ηλεκτρονίου, και ένα down quark (d) έχει το 1/3 του e, τα νετρόνια είναι ουδέτερα και τα πρωτόνια φέρουν θετικό φορτίο

Τα Quarks αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με την ισχυρή πυρηνική δύναμη, που μεταδίδεται μέσω αφόρτιστων σωματιδίων που καλούνται γλουόνια (gluons). Είναι η ισχυρή πυρηνική δύναμη που συγκρατεί τα quarks μαζί στα νετρόνια, πρωτόνια και τα άλλα αδρόνια (το συλλογικό όνομα για τα σωματίδια που περιέχουν quarks). Τα βαρύτερα quarks ­ που ονομάζονται strange, charm, beauty και top quarks ­ ήσαν επίσης παρόντα στο πρώιμο σύμπαν.

Πάντως, αυτή δεν είναι η πλήρης ιστορία επειδή κάθε υλικό σωματίδιο έχει και το αντι-σωματίδιο του, με την ίδια μάζα και το αντίθετο φορτίο. Πιστεύεται όμως πως σχεδόν ίσες ποσότητες ύλης και αντι-ύλης δημιουργήθηκαν στο big bang, και πως η περισσότερη αντι-ύλη, άν όχι όλη, εξαφανίστηκε με την αντίστοιχη ύλη καθώς το σύμπαν ψυχόταν και διαστελλόταν. Αυτή η εξαύλωση, εξαφάνιση ξεκίνησε περίπου 40 μsec μετά το big bang.

Μόλις ένα μικρό κλάσμα της ύλης επέζησε για να φτιάξει την ύλη του σύμπαντος  όπως το βλέπουμε γύρω μας σήμερα. Κατανοώντας τις προελεύσεις της μικρής αλλά εξαιρετικής σπουδαιότητας ασυμμετρίας μεταξύ της ύλης και αντι-ύλης, και κατανοώντας τις αιτίες γιατί το σύμπαν κυριαρχείται από την ύλη, είναι  κλειδί προκλήσεων για τους φυσικούς. Μια άλλη πρόκληση, και αυτό είναι το θέμα του άρθρου, είναι να κατανοήσουμε πως το υλικό των quark-­gluon που επέζησε από το πρώιμο σύμπαν περιορίστηκε στο εσωτερικό των νετρονίων και πρωτονίων.

Δείτε και τα σχετικά άρθρα

• Πλάσμα κουάρκ - γκλουονίων: Η τέταρτη μορφή της ύλης
• Δημιουργώντας τη 'σούπα' του Big Bang