Cea mai rară substanță este că universul este probabil plasma cuarc-gluon sau ceva asemănător. Aceasta este o fază a materiei generată doar sub cele mai intense temperaturi și presiuni. În cea mai mare parte a primei milioane de secundă după Big Bang, evenimentul exploziv care a creat universul nostru, toată materia a fost sub forma unei plasme de cuarc-gluoni. Quarcii și gluonii sunt particule care alcătuiesc nucleoni precum neutronii și protonii, care, la rândul lor, formează atomii care constituie toată materia. Quarcii sunt particulele cu masă, în timp ce gluonii sunt particulele care mediază forța care „lipesc” quarcii.
Deși plasma de quarc-gluoni este în prezent un candidat pentru cea mai rară substanță din univers, la începutul său, aceasta era starea normală a materiei. O plasmă de quarc-gluoni este o baie de quarci și gluoni aproape liberi, care de obicei sunt strâns blocați în nucleoni. Nucleonii convenționali sunt atât de strâns împreună încât nici măcar o explozie nucleară sau temperatura și presiunea din miezul Soarelui nu sunt suficiente pentru a-i zgudui. Cuarcii liberi nu au fost niciodată observați, iar unii fizicieni cred că însuși fenomenul quarcilor liberi este imposibil din punct de vedere fizic.
Plasma cuarc-gluon este creată în anumite circumstanțe neobișnuite în afara Big Bang-ului. Am reușit să-l producem după bunul plac în acceleratoare de particule, folosind cantități uriașe de energie concentrată pe ioni grei, încă din anul 2000. A fost nevoie de aproximativ două decenii de încercare să o creăm, cea mai rară substanță pe care o cunoaștem. Isprava a fost realizată la acceleratorul de particule CERN din Elveția. Mai recent, Large Hadron Collider de la CERN efectuează experimente pe plasma cuarc-gluon.
Plasma cuarc-gluon poate să nu fie de fapt cea mai rară substanță dacă se dovedește că există în centrele stelelor extrem de masive. Unele stele cu neutroni (rămășița lăsată de unele dintre cele mai mari supernove) sunt mai dense decât ar fi prezis de teorie, ceea ce îi face pe unii oameni de știință să suspecteze că acestea nu sunt de fapt stele neutronice, ci de fapt stele cuarci. Stelele neutronice au o rază între 10 și 20 km (6 – 12 mi), dar o masă puțin mai mare decât cea a Soarelui. În schimb, stelele cuarci, dacă ar exista, ar avea o rază între 3 și 9 km (2-6 mi) și o masă comparabilă cu stelele neutronice, făcându-le cele mai dense obiecte din univers. Rămășița supernovei RX J1856.5-3754, stea cu neutroni cea mai apropiată de Pământ, este un potențial candidat pentru a fi o stea cuarc.
Există și alte substanțe care se luptă pentru titlul de cea mai rară substanță din univers. Acestea includ particulele exotice create în urma coliziunilor cu raze cosmice cu energie foarte mare și alte particule exotice care au existat în zorii universului, dar nu au mai fost văzute de atunci. Antimateria nu se califică drept cea mai rară substanță din univers, deoarece poate fi găsită plutind în spațiu practic peste tot, deși în proporții foarte mici.