Nukleosynteesi, kaikkien kemiallisten alkuaineiden lajien tuottaminen kosmisessa mittakaavassa mahdollisesti yhdestä tai kahdesta yksinkertaisesta atomiytimestä, prosessi, johon liittyy laajamittaisia ydinreaktioita, mukaan lukien ne, jotka ovat käynnissä auringossa ja muissa tähdissä. Kemialliset elementit eroavat toisistaan protonien (positiivisten varausten sisältävien perushiukkasten) lukumäärän perusteella kunkin atomin ytimessä. Saman alkuaineen lajit tai isotoopit eroavat toisistaan massassa tai ytimessä olevien neutronien (neutraalien perustahiukkasten) lukumäärän perusteella. Ydinlajit voidaan muuttaa muiksi ydinlajeiksi reaktioilla, jotka lisäävät tai poistavat protoneja tai neutroneja tai molempia.
kosmologia: Ensisijainen nukleosynteesi
Edellä hahmoteltujen huomioiden mukaan ajanjaksona t alle 10-4 sekuntia aineen antimaterian luominen
Monet kemiallisista alkuaineista, jotka ovat jopa rautaa (atominumero 26), ja niiden nykyisestä kosmisesta runsaudesta voivat johtua peräkkäisissä ydinfuusioreaktioissa, jotka alkavat vedyllä ja mahdollisesti jollakin alkukantaisella heliumilla. Toistuvalla ydinfuusioilla neljä vetyydintä sulautuvat heeliumytimeen. Heeliumytimet puolestaan voidaan rakentaa hiileksi (kolme heliumydintä), happea (neljä heliumydintä) ja muihin raskaampiin alkuaineisiin.
Rautaa raskaammat alkuaineet ja jotkut vaaleampien elementtien isotoopit voidaan ottaa huomioon peräkkäisten neutronien sieppaamisella. Neutronin sieppaaminen lisää ytimen massaa; myöhemmin tapahtuva radioaktiivinen beetahajoaminen muuntaa neutronin protoniksi (elektronin ja antineutrinon poistamisen yhteydessä) jättäen massan käytännössä ennallaan. Protonien lukumäärän kasvu rakentaa ytimen korkeampiin atomilukuihin.
