La sustancia más rara del universo es probablemente el plasma de quarks-gluones o algo parecido. Esta es una fase de la materia generada solo bajo las temperaturas y presiones más intensas. Durante la mayor parte de la primera millonésima de segundo después del Big Bang, el evento explosivo que creó nuestro universo, toda la materia estaba en forma de plasma de quark-gluón. Los quarks y gluones son partículas que forman nucleones como neutrones y protones, que a su vez forman los átomos que constituyen toda la materia. Los quarks son las partículas con masa, mientras que los gluones son las partículas mediadoras de fuerza que «pegan» los quarks entre sí.
Aunque el plasma de quark-gluón es actualmente un competidor por la sustancia más rara del universo, al principio, era el estado normal de la materia. Un plasma de quarks y gluones es un baño de quarks y gluones casi libres, que normalmente están estrechamente encerrados en nucleones. Los nucleones convencionales están tan unidos que incluso una explosión nuclear o la temperatura y la presión en el núcleo del Sol no son suficientes para separarlos. Los quarks libres nunca se han observado, y algunos físicos piensan que el fenómeno mismo de los quarks libres es físicamente imposible.
El plasma de quark-gluón se crea en circunstancias inusuales fuera del Big Bang. Hemos sido capaces de producirlo a nuestro antojo en aceleradores de partículas, utilizando enormes cantidades de energía enfocadas en iones pesados, desde el año 2000. Nos llevó cerca de dos décadas intentar crearlo, la sustancia más rara que conocemos. La hazaña se logró en el acelerador de partículas CERN en Suiza. Más recientemente, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN está realizando experimentos en el plasma de quarks y gluones.
Es posible que el plasma de quarks y gluones no sea la sustancia más rara si resulta que existe en los centros de estrellas extremadamente masivas. Algunas estrellas de neutrones (el remanente dejado por algunas de las supernovas más grandes) son más densas de lo que podría predecir la teoría, lo que hace que algunos científicos sospechen que no se trata de estrellas de neutrones, sino de quarks. Las estrellas de neutrones tienen un radio de entre 10 y 20 km (6 – 12 millas), pero una masa ligeramente mayor que la del Sol. Por el contrario, las estrellas de quarks, si existen, tendrían un radio de entre 3 y 9 km (2 a 6 millas) y una masa comparable a las estrellas de neutrones, lo que las convierte en los objetos más densos del universo. El remanente de supernova RX J1856.5-3754, la estrella de neutrones más cercana a la Tierra, es un candidato potencial para ser una estrella de quarks.
Hay otras sustancias que compiten por el título de sustancia más rara del universo. Estos incluyen las partículas exóticas creadas bajo colisiones de rayos cósmicos de muy alta energía y otras partículas exóticas que existieron en los albores del universo pero que nunca se han visto desde entonces. La antimateria no califica como la sustancia más rara del universo porque todavía se la puede encontrar flotando en el espacio prácticamente en todas partes, aunque en proporciones muy bajas.