在宇宙中，有超過3/4的化學組成或者在可見空間充滿了大量的氫氣。那麼，我們會問：為什麼宇宙中有如此多的氫氣呢？為什麼大爆炸會創造出最原始的化學元素與氦的混合物？
概括地講，要出現比氫更重的元素，則需要中子的參與，但中子不常有。
人類已知的化學元素有118種。然而，這只是表面上的多樣性；在整個宇宙中，有兩種元素佔化學元素總數的99%以上，其中氫約佔78%。在宇宙中，這種化學結構可能會讓一個沒有經驗的人而感到驚訝。注意，在恆星生命期的熱核反應中，會形成其他化學元素，如碳、氧、氮、矽等。由於大質量恆星的爆炸，產生了比鐵重的原子，同時在壓縮的過程中，又產生了各種化學元素，然後在超新星爆炸期間，所有物質都被拋入外太空。
問題是什麼？
整個元素周期表的大部分元素的出現，都要歸結於恆星核心的壓力和溫度。那我們就有疑問，為什麼這些元素不在大爆炸時期出現呢？在宇宙發展的最初階段，由於氦的加入，為什麼無數的基本粒子幾乎只形成了氫氣呢？
宇宙的化學結構
讓我們回到宇宙存在的最初時刻，或者更準確地說，回到0.05秒。此時，宇宙被加熱到200-300億開爾文，裡面充滿了高能紙漿，在這裡你可以看到電子和核子的第一元素。所以，我們有了創造原子所需的所有條件，但它們仍然具有巨大的能量來連接穩定的原子，這意味著，質子和中子暫時處於「自由」狀態。
你應該知道，中子幾乎是每個原子核（氫除外）所共有的且不可缺少的元素，但它是不穩定的。不要擔心，這種不穩定只涉及到單個中子。儘管如此，除了原子核之外，在9分鐘內，中子就會發生統計學上的分解，通常而言，它會釋放出一個質子、一個電子和一個反中微子。相反，質子算是厲害的，因為它們的平均預期壽命可達6年半（基於研究）。
即便如此，在大爆炸後的最初時刻，兩個核子的物理特性就決定了物質的未來組成。考慮到年輕宇宙的巨大動力和普遍存在的極端條件，儘管中子會在9分鐘內消失，但瞬間就能打破這種平衡。眾所周知，著名理論家喬治·伽莫（喬治·安東諾維奇·伽莫夫）在幾十年前就計算過，在溫度降到100億開爾文之前，中子和質子的比率為3：5，而在100萬開爾文的溫度下，每100個質子的中子數不足15個。
接下來，在大爆炸後的三分鐘時，由於存在強大的核相互作用，這樣就開始「收集」原子的第一批原子核，這些原子核很快就會與電子相連。其中包括許多氘（1個質子+1個中子）、氚（1個質子+2個中子）和氦（2個質子+1個中子）。雖然這些同位素不是很穩定，但它們經受住了時間的考驗，能夠產生最簡單、更耐用的氫和氦（2個質子+2個中子）。當然，由於存在巨大的差異，大多數質子都找不到中子夥伴。很明顯，宇宙中，最常見的元素就是氫了，它僅由一個質子和一個電子組成。自那以後，經過了138.2億年，宇宙中核子之間的比例並沒有發生顯著地變化。
然而，即使我們了解到氫氣在宇宙中的普及程度，換句話說，氫氣的量很大，但你可能仍然想知道為什麼只有氦是由可用的中子合成的？為什麼在宇宙剛開始時沒有出現像氧、碳、鎂、鈣和其他元素呢？大自然似乎以一種相當明顯的方式在運作，試圖去形成最簡單的事物秩序。同時，在出現氦之後，下一個則是含有五個核子的原子核了，但它本質上是不穩定的，這就迫使我們違反元素周期表的元素序列，並「跳」到鋰-6和鋰-7，然後轉向鈹和硼。原來的核合成可能結合了這些元素中的一些元素，但是，即使結合在一起了，它們也不會超過宇宙構成的千分之一。然後你需要再做一次「跳躍」，因為沒有八個核子的穩定原子核。
應該指出的是，伽莫夫的結論是根據宇宙史上普遍存在的情況而得出的。後來隨著人類對太空的觀測，證實了伽莫夫提出的宇宙化學結構，這與大爆炸理論完全吻合。