根據大爆炸理論, 數十億年前，整個宇宙跨越體積為零，密度無限大的區域。然後，這個區域擴大，在不到一秒鐘的時間裡，體積擴大了數百倍。在那些最初的時刻，宇宙中充滿了能量，其中大部分以強熱的形式存在。隨著宇宙的膨脹和冷卻，其中一些能量轉化為物質。
當我們談論物質的組成部分的時候，我們通常集中在原子上。原子由原子核（ nucleus ）和繞核運動的核外電子組成，原子核至少含有一個帶正電荷的亞原子粒子，稱為質子（proton）。原子核也可能包含一個或多個被稱為中子（neutrons）的不帶電粒子。繞核運動的粒子被稱為核外電子（ electrons ），帶有負電荷，在能量殼層（ energy shell.）的範圍內快速地繞著原子核運動。
但是在大爆炸的最早階段，原子無法形成。宇宙的密度實在是太大而且溫度很高。事實上，在大爆炸的最初時刻，甚至質子和中子也無法形成。大爆炸論相信，宇宙中充滿了像中微子（neutrinos）這樣的亞原子粒子，沒有質量的粒子，或者夸克（quarks），這些基本粒子結合在一起形成更大的粒子，比如質子或中子。
科學家們把聚集夸克形成更大粒子的力稱做強核力（ strong nuclear force）。它非常強大，以至於在正常情況下，我們根本無法觀察到夸克。那是因為夸克緊密地結合在一起，我們無法輕易地把它們分開。多年來，夸克存在的唯一證據來自於宇宙運行的數學模型。這些模型需要像夸克這樣的粒子存在才會合理。
21世紀科學家們已經成功把質子和中子這樣的粒子分解成了夸克和膠子（沒有質量的粒子），用於調節夸克之間的力。夸克和膠子在衰變前只分離了不到一秒鐘的時間，但這段時間足夠科學家們用強大的儀器來觀察它們了。
科學家們是如何做到這一點的？他們真的是在重現大爆炸嗎？請繼續往下看去找出答案吧。
亞原子粒子學的世界是矛盾的。科學家們使用世界上一些最大的機器來研究我們所知的一些最小的粒子。他們使用的設備非常複雜和精確，然而，他們依靠的卻是一種近乎暴力的手段。這些方法和設備使科學家們得以一瞥早期宇宙的樣子。
科學家們觀察構成亞原子粒子（像質子和中子）的物質微粒時，使用的的方式既講究又原始。他們把亞原子粒子互相用力撞擊，然後觀察遺留下來的碎片。為此，他們必須使用被稱作粒子加速器（particle accelerators）的強大機器。
粒子加速器發射出相反的像質子一樣的亞原子粒子束。一些加速器是圓形的，而另一些是線形的。它們可以非常大——圓形加速器可以測量直徑幾英里。當質子束通過微小的管道時，加速器利用磁鐵來加速質子束。一旦質子束達到一定速度，加速器就會引導它們進入碰撞的過程。當粒子碰撞時，它們會分裂成它們的組成部分——比如夸克。
這些亞原子粒子在不到一秒的時間內衰變。只有使用功能強大的計算機，科學家才有希望探測到夸克的存在。在2006年，加州大學河濱分校的一組科學家報告發現了一種頂夸克，它是六種夸克中最大的一種。研究小組使用了粒子加速器來引起質子和反質子之間的碰撞。他們在夸克已經衰變之後發現了它的存在。衰變過程留下了一個可以被識別的信號。
這是否意味著科學家可以重現宇宙大爆炸?不完全是。相反，科學家們希望他們能夠模擬宇宙最早期的狀態。這包括創造一個高溫並且物質和能量密集的區域。通過研究這些條件，科學家們也許能更多地瞭解我們的宇宙是如何發展的。但他們無法重現我們稱之為大爆炸的快速擴張時期。至少，現在不能。
夸克的“味”，科學家們把夸克分成六種不同的“味”：上，下，粲，奇，頂，底。據科學家們所知，夸克只能結合成兩個、三個或五個的夸克組合。夸克綁定的不同組合產生了不同種類的物質。
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