科學家們以「大爆炸核子合成」，解釋宇宙起源的夸克、膠子、電子和光子，碰撞成質子和中子，產生氫、氦、小量的鋰和鈹。當大量的氫聚合成恆星時，恆星內部強大的重力把氫核子融合成氦核子，這個過程會讓恆星開始燃燒，接下去氦核子開始燃燒，並在燃燒過程中產生其他原子序更高的原子核，這個過程稱為「恆星核子合成」。一顆恆星燃燒到合成出鐵的原子核，能量已消耗殆盡，這時由於缺乏能量保持完整的體積，能量耗盡的恆星會因為自身強大的重力產生坍陷，坍陷的反作用力更引起恆星向外爆炸。在爆炸的過程中，會再引起原子核的融合，也就是「爆炸核子合成」。而原子序27的鈷到92的鈾的原子核，就經由爆炸的核子合成過程產生了出來。經由大爆炸核子合成、恆星核子合成、爆炸核子合成，所有不同的元素都先後出現了。而元素形成之後，因為電子帶有負電荷，質子帶有正電荷，經由電磁吸引，兩個或多個原子會結合起來，成為一個分子。例如：一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子合成的，也就是H2O。