Nukleosintesis
Nukleosintesis adalah proses penciptaan inti-inti atom baru dari nukleon-nukleon (proton dan neutron) yang sudah ada sebelumnya. Diduga bahwa nukleon-nukleon primordial sendiri terbentuk dari plasma kuark-gluon dari Big Bang (Dentuman Besar) ketika ia mendingin di bawah dua triliun Kelvin. Beberapa menit kemudian, bermula hanya dengan proton dan neutron, terbentuklah inti-inti aton sampai litium dan berilium (kedua-duanya berbilangan massa 7), tetapi hanya berjumlah relatif kecil. Kemudian proses fusi secara esensial berhenti karena suhu dan kerapatan berkurang, karena semesta terus saja mengembang. Proses nukleosintesis primordial pertama ini dapat juga disebut sebagai nukleogenesis.
Nukleosintesis Big Bang
Begitu alam semesta mengembang, dia mendingin. Netron bebas dan proton menjadi kurang stabil daripada inti helium, sehingga proton dan netron memiliki kecenderungan untuk membentuk helium-4. Namun pembentukan helium-4 membutuhkan langkah antara yaitu pembentukan deuterium. Pada saat nukleosintesis terjadi temperatur cukup tinggi, sehingga energi rata-rata per partikel lebih besar daripada energi ikat deuterium; oleh karenanya setiap deuterium yang terbentuk segera hancur kembali (situasinya dikenal sebagai "deuterium bottleneck"). Di sini, pembentukan helium-4 tertunda hingga alam semesta cukup dingin untuk membentuk deuterium (pada sekitar T = 0.1 MeV), di mana pembentukan elemen tersebut terjadi secara tiba-tiba dan dalam skala besar. Segera setelah itu, pada tiga menit setelah Big Bang, alam semesta menjadi terlalu dingin untuk reaksi fusi nuklir apa pun terjadi. Pada titik ini kelimpahan elemen menjadi konstan dan perubahan hanya terjadi dari peluruhan radioaktif beberapa produk "BBN" (seperti tritium).