地球上的物质不仅在宇宙范围内属于非典型，在整个宇宙物质数亿年的历史中也并不普遍。在地球上，物质由原子构成，原子中心原子核的电力将外围电子禁锢住。当温度升高，原子之间的碰撞变得激烈，而外围电子也会发生移位。当温度达到约10000度，原子就无法再保持完整。其中的电子被释放出来，在带电粒子气中自由飞行，即所谓的“等离子体”。太阳中心的温度超过100万度，其中的氢原子被完全打破，形成独立的电子和质子气体，这就是上述的等离子体的情况。我们可以进行类似实验，将电子和质子束的能量升高到100万度对应的值，然后相互碰撞，看看会发生什么情况。最终证实，太阳实际上是一台巨型聚变装置，通过最底层的化学烹饪来持续工作。
实验发现，如果在更高的温度下，物质将呈现出更加新奇的形态。我们发现在所有的温度下电子都会保持稳定，而质子和中子则不能。无论在清凉的地球表面，还是在炽热的太阳中心，质子和中子都是夸克形成的簇团，通过胶子相联保持凝聚。当温度更高时，达到现有加速器可以模拟的极限温度时，核物质似乎融化了：温度达到10000度时原子分解形成电等离子体，而温度达到约1000万亿度时质子和中子会分解成“夸克胶子等离子体”。
今天的宇宙中已经没有如此高温的区域了，只有高能加速器内部粒子碰撞时能形成瞬间的这种状态。早在50多年前，质子加速器就已经可以制造出比太阳更高温的环境了；如今，我们已经可以模拟出大爆炸之后的瞬间余波环境了。这里反物质被证明是一种完美的工具，通过反质子和正电子的形式为我们提供了模拟大爆炸的可能。当质子轰击物质靶，靶内有大量的其他质子和中子，它携带的大部分能量都浪费在了材料散射上，只有小部分能用于产生新粒子。但是，将反粒子加速到接近光速，再与一束相似速度的对应粒子对撞，将会发生完全的湮灭，所有之前分别禁锢在双方内部的能量E =mc 2 都被释放了出来。
在第6章中，我们介绍过正负电子对撞机进行的实验，这些实验证明大爆炸确实产生了电子与正电子、夸克与反夸克，以及大量光子和胶子。这就是宇宙破晓期时的状态，当时温度可比今天的太阳还高数10亿度。随着宇宙继续生长冷却，这些基本粒子开始凝结，形成更加复杂的结构。3个夸克相互胶连形成了我们所谓的质子和中子，而由它们形成的大型等离子体球就是恒星，其内部开始制造各种元素所需的基本源种。当温度进一步降低，达到我们常见的室温水平，此时这些核源种得以捕获经过的电子并形成原子，然后诞生了化学物质、生物以及生命。
在大爆炸之后的140亿年间，物质形成并不断发展，这个过程我们已经了解得比较深入了。但有趣的是，我们在研究物质的形成过程时，使用的主要工具是反质子和正电子这些反物质。如果宇宙中存在有大量的反质子和正电子，那么反恒星就会轻易地将它们吸引并俘获，然后在内部的大熔炉中将它们熔炼成各种反元素。各种迹象表明，最初反物质和物质是成对出现的；只是最终只有物质因为某种原因存活了下来。正负电子对撞机可以研究宇宙刚形成十亿分之一秒时的状态，但比这个时间点更早之前，宇宙形成后的瞬间，物质和反物质之间的某种不对称肯定就已经出现了。
