随着宇宙的膨胀，大爆炸几秒后，宇宙的温度持续下降。
　　当宇宙大爆炸大约15秒时，它的温度已经下降到足以阻止正负电子对的自发形成。同样地，中子和质子，以及它们相应的反粒子，相互碰撞湮灭并留下少量的剩余＂物质＂，而电子和正电子也一样。
　　据研究，在每10亿对正负电子相互湮灭中，就会有一个电子留存下来，这就意味着对应于一个物质粒子就有几十亿个光子同时存在。
　　尽管这时的宇宙仍被光子与中微子所支配，但是原子的组成成分（质子、中子和电子）的条件已经具备。宇宙中基本粒子的比例已经确定，它们处于一种恒定的碰撞状态中。
　　当大爆炸发生1分钟的时候，条件变得适宜中子和质子通过核聚变结合成为原子核。
　　这一个过程是可能的，因为当时发生的碰撞，尤其是发生在重子之间的碰撞，已经因为宇宙的冷却以及粒子不再以那么高的速度运动而变得没那么激烈了，这就使得强核力能够在粒子接触时发生作用。
　　经过了大约4分钟的核合成后，宇宙充分地膨胀，其温度也相应降低，以停止这一进程。宇宙这时包含了氢原子核（当个质子）以及它的同位素氘（1个质子和一个中子）和氚（1个质子加3个中子），以及氦（2个质子和2个中子）与它的同位素氦—3（2个质子和1个中子）。
　　因为中子要保持稳定，必须要有其他重子的存在，那些在原子核之外的中子就衰变成一个氢原子核、一个电子和一个中微子。
　　这时的宇宙仍然处于非常高能的状态，以使电磁力将电子束缚在原子核边上。任何被原子核所捕获的电子很快就在于光子的碰撞中获得足够多的能量，从而再度逃离原子核。
　　之后宇宙就在这种恒定的状态中度过了大约30万年。

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