在宇宙中，有超过3/4的化学组成或者在可见空间充满了大量的氢气。那么，我们会问：为什么宇宙中有如此多的氢气呢？为什么大爆炸会创造出最原始的化学元素与氦的混合物？
概括地讲，要出现比氢更重的元素，则需要中子的参与，但中子不常有。
人类已知的化学元素有种。然而，这只是表面上的多样性；在整个宇宙中，有两种元素占化学元素总数的99%以上，其中氢约占78%。在宇宙中，这种化学结构可能会让一个没有经验的人而感到惊讶。注意，在恒星生命期的热核反应中，会形成其他化学元素，如碳、氧、氮、硅等。由于大质量恒星的爆炸，产生了比铁重的原子，同时在压缩的过程中，又产生了各种化学元素，然后在超新星爆炸期间，所有物质都被抛入外太空。
问题是什么？
整个元素周期表的大部分元素的出现，都要归结于恒星核心的压力和温度。那我们就有疑问，为什么这些元素不在大爆炸时期出现呢？在宇宙发展的最初阶段，由于氦的加入，为什么无数的基本粒子几乎只形成了氢气呢？
宇宙的化学结构
让我们回到宇宙存在的最初时刻，或者更准确地说，回到0.05秒。此时，宇宙被加热到-亿开尔文，里面充满了高能纸浆，在这里你可以看到电子和核子的第一元素。所以，我们有了创造原子所需的所有条件，但它们仍然具有巨大的能量来连接稳定的原子，这意味着，质子和中子暂时处于“自由”状态。
你应该知道，中子几乎是每个原子核（氢除外）所共有的且不可缺少的元素，但它是不稳定的。不要担心，这种不稳定只涉及到单个中子。尽管如此，除了原子核之外，在9分钟内，中子就会发生统计学上的分解，通常而言，它会释放出一个质子、一个电子和一个反中微子。相反，质子算是厉害的，因为它们的平均预期寿命可达6年半（基于研究）。
即便如此，在大爆炸后的最初时刻，两个核子的物理特性就决定了物质的未来组成。考虑到年轻宇宙的巨大动力和普遍存在的极端条件，尽管中子会在9分钟内消失，但瞬间就能打破这种平衡。众所周知，著名理论家乔治·伽莫（乔治·安东诺维奇·伽莫夫）在几十年前就计算过，在温度降到亿开尔文之前，中子和质子的比率为3：5，而在万开尔文的温度下，每个质子的中子数不足15个。
接下来，在大爆炸后的三分钟时，由于存在强大的核相互作用，这样就开始“收集”原子的第一批原子核，这些原子核很快就会与电子相连。其中包括许多氘（1个质子+1个中子）、氚（1个质子+2个中子）和氦（2个质子+1个中子）。虽然这些同位素不是很稳定，但它们经受住了时间的考验，能够产生最简单、更耐用的氢和氦（2个质子+2个中子）。当然，由于存在巨大的差异，大多数质子都找不到中子伙伴。很明显，宇宙中，最常见的元素就是氢了，它仅由一个质子和一个电子组成。自那以后，经过了.2亿年，宇宙中核子之间的比例并没有发生显著地变化。
然而，即使我们了解到氢气在宇宙中的普及程度，换句话说，氢气的量很大，但你可能仍然想知道为什么只有氦是由可用的中子合成的？为什么在宇宙刚开始时没有出现像氧、碳、镁、钙和其他元素呢？大自然似乎以一种相当明显的方式在运作，试图去形成最简单的事物秩序。同时，在出现氦之后，下一个则是含有五个核子的原子核了，但它本质上是不稳定的，这就迫使我们违反元素周期表的元素序列，并“跳”到锂-6和锂-7，然后转向铍和硼。原来的核合成可能结合了这些元素中的一些元素，但是，即使结合在一起了，它们也不会超过宇宙构成的千分之一。然后你需要再做一次“跳跃”，因为没有八个核子的稳定原子核。
应该指出的是，伽莫夫的结论是根据宇宙史上普遍存在的情况而得出的。后来随着人类对太空的观测，证实了伽莫夫提出的宇宙化学结构，这与大爆炸理论完全吻合。