Environ 380 000 ans après le Big Bang, l'Univers a atteint une température où les électrons et les protons ont pu, pour la première fois, s'unir en hydrogène neutre. Ce processus, connu sous le nom de recombinaison, fut en réalité la première rencontre entre particules : jusque-là, la chaleur extrême les empêchait de rester ensemble. Les fondements théoriques clés de cette époque ont été posés par James Peebles et George Gamow.

Tant que les électrons restaient libres, les photons (la lumière) et le plasma chaud interagissaient en continu. Leur frottement, tel un marteau de forgeron, comprimait les fluctuations quantiques de l'énergie — des sursauts microscopiques spontanés inhérents à tout milieu au niveau quantique. Lorsque les électrons se sont « cachés » dans les atomes, les collisions ont brutalement cessé, et ces déformations se sont figées, comme un métal refroidi conserve le motif des coups de marteau. Ainsi s'est formée une empreinte magnétique entropique — un champ magnétique extrêmement faible mais persistant, né des variations d'entropie à l'époque de la recombinaison.

Aujourd'hui, cette trace magnétique primordiale est étirée par l'expansion cosmologique jusqu'à des échelles de 10 à 20 mégaparsecs, ce qui est comparable à la taille des grands amas de galaxies. L'intensité du champ est infime, mais le mécanisme lui-même montre comment, à l'époque de l'expansion de l'Univers, des germes de champs magnétiques ont pu apparaître — des graines magnétiques primordiales à partir desquelles les champs des galaxies et des amas ont ensuite grandi. Robert Dicke a également contribué à la recherche de ces traces.