
氢。
宇宙诞生三分钟之时,宇宙的温度下降到了10亿度,中子经过衰变之后,中子和质子的比例进一步下降到1:7。由此启动了原初核合成过程,宇宙开始合成比氕核更重的原子核。
质子和中子会先结合成氢的同位素——氘核。氘核非常不稳定,它们会与中子或者质子碰撞形成氚核(氢的最重同位素)或者氦-3。氚与氦-3也非常不稳定,它们分别会与质子和中子发生碰撞,结合成稳定的氦-4。在原初核合成过程中,中子几乎都被束缚到氦原子核中。
氦-4十分稳定,它们需要数万年的时间才会有效形成碳原子核。而宇宙温度下降非常快,原初核合成只能持续大约17分钟,所以更重的元素基本上都来不及合成。
考虑到质子和中子数的比例为7:1,一个氢核只有一个质子,一个氦核包含两个质子和两个中子,而且质子和中子的质量非常接近,所以氢与氦的质量比为3:1。因此,宇宙中最初的物质组成为75%的氢和25%的氦。