На цій стадії Всесвіт був подібний до киплячої рідини з частинок, що виникли з енергії, та величезної кількості фотонів (дрібних згустків променистої енергії). Найпоширенішими частинками були електрони і кварки, а також інші частинки, яких тепер не існує. Тоді Всесвіт складався переважно з електронів, інших складових атома, протонів і нейтронів у ньому на той час ще не було. Однак за одну мікросекунду (мільйонну частку секунди) він охолов настільки, що в ньому почали виникати величезні кількості протонів і нейтронів, які утворили два тиші комбінованих кварків.
В більшості протонів сформувались ядра атомів водню, але вже через секунду після Великого вибуху в результаті зіткнення протонів з нейтронами виникли ядра інших легких елементів — гелію і деякої кількості берилію. Цей процес, що завершив ядерний синтез Великого вибуху, закінчився через З хв, в результаті чого утворились ядра 98% атоми гелію в нинішньому Всесвіті, а всі нейтрони були поглинуті.