Historia de la teoría del Big Bang
En 1931, Lemaître propone en su ""hypothèse de l'atome primitif"" (hipótesis del átomo primitivo) que el universo comenzó con la "explosión" del "átomo primigenio" - lo que más tarde fue llamado el Big Bang. Esto constituía un curioso (y revolucionario) planteamiento filosófico: una gran nada, más allá del espacio y el tiempo, contenía el potencial de todo lo que existe, ha existido o existirá. Uno de los principales fundamentos de la teoría, para Lemaître, consistía en que los rayos cósmicos eran los restos del Big Bang, pero actualmente se sabe que estos se originan dentro de la galaxia local. Lemaître tuvo que esperar hasta poco antes de su muerte para conocer del descubrimiento de la radiación de fondo cósmico de microondas: la radiación remanente de una fase densa y caliente en el universo temprano.
Cosmología física
La Nucleosíntesis del Big Bang es la teoría de la formación de los elementos en el Universo primigenio. Acaba cuando el Universo tiene tres minutos de edad y su temperatura cae lo suficiente como para que cese la fusión nuclear. Este tiempo en el que ocurrió la nucleosíntesis del big bang fue tan corto, que solo se produjeron los elementos más ligeros, a diferencia de la nucleosíntesis estelar. Empezando desde los iones de hidrógeno (protones), se produjo principalmente deuterio, helio y litio. Los otros elementos se produjeron en solo pequeñas cantidades. Mientras que la teoría básica de la nucleosíntesis ha sido aceptada durante décadas (fue desarrollada por George Gamow, Ralph Asher Alpher y Robert Herman). es una prueba física extremadamente delicada del big bang en la actualidad, ya que la teoría de la nucleosíntesis conecta la abundancia de los elementos ligeros primordiales con las características del Universo primigenio. Específicamente, se puede utilizar para comprobar el principio de equivalencia, la materia oscura y la física del neutrino. Algunos cosmólogos han propuesto que la nucleosíntesis del big bang sugiere la existencia de cuatro especies "estériles" de neutrino.