Nguyên tố hóa học
Nguồn gốc

Chỉ khoảng 4% tổng khối lượng của vũ trụ được tạo ra từ các nguyên tử hoặc ion, và do đó được biểu thị bằng các nguyên tố hóa học. Phần này chiếm khoảng 15% tổng số vật chất, với phần còn lại của vật chất (85%) là vật chất tối. Bản chất của vật chất tối vẫn chưa được biết, nhưng nó không được cấu tạo bởi các nguyên tử của các nguyên tố hóa học vì nó không chứa proton, neutron hoặc electron. (Phần phi vật chất còn lại của khối lượng vũ trụ được cấu tạo từ năng lượng tối thậm chí còn ít được hiểu rõ hơn).
94 nguyên tố hóa học có trong tự nhiên được tạo ra bởi ít nhất bốn lớp của quá trình vật lý thiên văn. Hầu hết hydro, heli và một lượng rất nhỏ lithi được tạo ra trong vài phút đầu tiên của Vụ Nổ Lớn. Quá trình tổng hợp hạt nhân Big Bang này chỉ xảy ra một lần; các quá trình khác đang diễn ra. Phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong các ngôi sao tạo ra các nguyên tố thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân của các ngôi sao, bao gồm tất cả các nguyên tố từ carbon đến sắt về số lượng nguyên tử. Các nguyên tố có số nguyên tử cao hơn sắt, bao gồm các nguyên tố nặng như urani và plutoni, được tạo ra bởi nhiều dạng tổng hợp hạt nhân bùng nổ khác nhau trong quá trình sáp nhập sao siêu mới và neutron. Các nguyên tố nhẹ lithi, beryli và bor được tạo ra hầu hết thông qua sự phân tán tia vũ trụ (sự phân mảnh do tia vũ trụ gây ra) của carbon, nitơ và oxy.
Trong giai đoạn đầu của Vụ Nổ Lớn, sự tổng hợp hạt nhân của hạt nhân hydro dẫn đến việc sản xuất ra hydro-1 (proti, 1H) và heli-4 (4He), cũng như một lượng nhỏ hơn deuteri (2H) và lượng rất nhỏ (theo lũy thừa 10−10) của lithi và beryli. Thậm chí một lượng nguyên tố bor nhỏ hơn có thể đã được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn, vì nó đã được quan sát thấy ở một số ngôi sao rất cũ, trong khi carbon thì không. Không có nguyên tố nào nặng hơn bor được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn. Kết quả là, sự phong phú ban đầu của các nguyên tử (hoặc ion) bao gồm khoảng 75% 1H, 25% 4He, và 0,01% đơteri, chỉ với những lượng rất nhỏ lithi, beryli và có lẽ là bo. Sự làm giàu sau đó của các quầng thiên hà xảy ra do quá trình tổng hợp hạt nhân sao và quá trình tổng hợp hạt nhân siêu tân tinh. Tuy nhiên, sự phong phú của nguyên tố trong không gian giữa các thiên hà vẫn có thể gần giống với các điều kiện nguyên thủy, trừ khi nó đã được làm giàu bằng một số phương pháp.
Trên Trái đất (và các nơi khác), lượng nhỏ của các nguyên tố khác nhau tiếp tục được tạo ra từ các nguyên tố khác như là sản phẩm của quá trình biến đổi hạt nhân. Chúng bao gồm một số được tạo ra bởi các tia vũ trụ hoặc các phản ứng hạt nhân khác (xem các nuclid vũ trụ và nucleogenic ), và một số khác được tạo ra dưới dạng sản phẩm phân rã của các nuclide nguyên thủy tồn tại lâu dài. Ví dụ, một lượng vết (nhưng có thể phát hiện được) của carbon-14 (14C) liên tục được tạo ra trong khí quyển do các tia vũ trụ tác động vào các nguyên tử nitơ và argon-40 ( 40Ar) liên tục được tạo ra do sự phân hủy của kali-40 (40K) nguyên thủy nhưng không ổn định. Ngoài ra, ba nguyên tố nguyên thủy xuất hiện trừ các nguyên tố có tính phóng xạ thuộc họ actini, đó là thori, urani và plutoni, phân rã qua một loạt các định kỳ sản xuất nhưng không ổn định các yếu tố phóng xạ như radi và radon, vốn chỉ xuất hiện thoáng qua trong bất kỳ mẫu của các kim loại này hoặc quặng hoặc các hợp chất của chúng. Ba nguyên tố phóng xạ khác, techneti, promethi và neptuni, chỉ xuất hiện ngẫu nhiên trong các vật liệu tự nhiên, được tạo ra dưới dạng các nguyên tử riêng lẻ bằng cách phân hạch hạt nhân của các hạt nhân của các nguyên tố nặng khác nhau hoặc trong các quá trình hạt nhân hiếm gặp khác.
Ngoài 94 nguyên tố tự nhiên, một số nguyên tố nhân tạo đã được sản xuất bằng công nghệ vật lý hạt nhân của con người. Tính đến  năm 2021, những thí nghiệm này đã tạo ra tất cả các nguyên tố lên đến số nguyên tử 118.