La materia que vemos a nuestro alrededor está compuesta de átomos y moléculas, que estan a su vez formados por átomos. Así, una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. En la naturaleza hay 90 elementos químicos estables, representados por el átomo correspondiente. Todos estos átomos tienen la misma estructura básica: un núcleo de protones y neutrones alrededor del cual orbitan uno o varios electrones, dependiendo del elemento. El hidrógeno, el elemento químico mas sencillo, tiene como núcleo un solo protón alrededor del cual orbita un electrón; en el caso del helio, el núcleo tiene dos protones y dos neutrones, alrededor de los cuales hay dos electrones. A un nivel aun mas fundamental, los protones y neutrones estan formados por combinaciones de los quarks up y down. A través del análisis de la luz que recibimos de las estrellas y galaxias, sabemos que estan formadas por los mismos elementos químicos que vemos en la Tierra, predominando el hidrógeno y el helio, en proporción de 75% y 24% respectivamente, con el restante 1% distribuido entre los demás elementos. El análisis de la luz de los astros nos da una imagen sencilla del Universo, según la cual éste está hecho de hidrógeno y helio; a un nivel mas fundamental, siendo los electrones partículas muy ligeras, la masa del Universo reside en los bariones (término genérico que incluye tanto a protones como a neutrones). Sin embargo, los astrónomos han ido juntando evidencia de que la realidad puede ser mucho menos intuitiva y que los bariones -es decir la materia tal y como la concebimos- solo representan una pequeña fracción de la masa del Universo.
En la década de los veintes, Jan Oort estudió el movimiento de estrellas en la vecindad del Sol y dedujo que debía haber mas materia de la que vemos en forma de estrellas, la cual se denominó materia oscura. Si bien inesperado, este descubrimiento no era descabellado, ya que era de esperarse la presencia de materia fría entre la estrellas, el cual es invisible a los telescopios ópticos. Años después, el análisis del movimiento de las estrellas en las galaxias indicó que estas deben estar rodeadas de grandes halos de materia oscura, la cual predomina sobre la materia contenida en las estrellas. Empezó a surgir la noción de que el Universo podría estar hecho principalmente de materia oscura. El análisis del movimiento de galaxias en cúmulos aporta evidencia adicional de la predominancia de la materia oscura.
El descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, en la década de los sesentas, fue decisivo en establecer el modelo del Universo en expansión, creado en la gran explosión (el "big bang") occurida hace unos quince mil millones de años. De acuerdo a este modelo, en los primeros minutos de la historia del Universo se formó practicamente todo el hidrógeno y helio existente. La proporción de estos elementos y la de algunos otros núcleos ligeros, como el litio y el deuterio (hidrógeno pesado), son consistentes con el modelo del "big bang" solo si la masa total de bariones en el Universo es menor al 5% de la que se requiere para cerrarlo. Sin embargo, la dinámica de cúmulos de galaxias indica que hay una cantidad mucho mayor de materia oscura, por lo que se concluye que la mayor parte de la materia oscura debe ser no bariónica. Otros indicios apuntan a que la masa total del Universo es muy cercana -si no es que exactamente igual- a la requerida para cerrarlo. De ser así, los bariones, el tipo de materia que conocemos, oscura o no, es solo una pequeña fracción de la materia que tiene el Universo. Un cabo suelto en este modelo es que no se ha descubierto cual podría ser esta materia oscura no bariónica. Si bien hay algunas propuestas, la falta de evidencia en este sentido ha dividido a la comunidad científica en excépticos y creyentes. No deja de ser incómodo el pensar que todo lo que vemos es solo el 5% de un Universo dominado por un tipo exótico de partícula, la cual no podemos detectar.
Por si esto fuera poco, en el último par de años ha surgido una idea aún mas extraña. Las mediciones mas recientes de supernovas lejanas surgieren que la expansión del Universo en vez de irse frenando se está acelerando. La forma mas factible de producir esta aceleración es mediante presión ejercida por la energía contenida en el vacio. Según este concepto, en el vacio se pueden formar pares de partículas y antipartículas por tiempos brevísimos. De confirmarse estos resultados y su interpretación, resultaría que el vacio es, a nivel cuántico, una entidad sorprendentemente activa, a tal punto que los modelos favorecidos indican que es dominante en el Universo, incluso por encima de la materia oscura no bariónica. Ahora los astrónomos, que todavia no se hacian a la idea de un Universo dominado por partículas exóticas, tienen que corroborar el bizarro concepto de un Universo dominado por la energía del vacio.