大霹靂核合成（Big Bang nucleosynthesis）

宇宙的原料從何而來？恆星鍛造了碳、氧與鐵，但它們所繼承的宇宙早已備妥了氫與氦。那份先手，是在大霹靂之後最初幾分鐘造就的，那時整個宇宙就是一座核熔爐。大霹靂核合成是關於最輕的元素如何在那短暫窗口裡被烹煮出來的理論，其預測與我們的觀測吻合到驚人的精度。

在起始之後約一秒到約二十分鐘之間，宇宙冷卻穿過一段溫度範圍，約十億克耳文，在其中質子與中子能結合成原子核而不會立刻又被轟散。中子與質子融合成氘，氘再融合成氦-4，並帶有極少量的氦-3 與鋰-7。由於中子與質子之比已凍結在約 1 比 7，幾乎所有中子最終都被鎖進氦-4，使宇宙按質量約 75% 為氫、25% 為氦，另加十萬分之幾的微量氘。產量對普通物質的密度極為敏感，因此測量這些豐度就等於秤出了重子。

大霹靂核合成是大霹靂的三大支柱之一，與膨脹及宇宙微波背景並列，而且是一項貨真價實的早期宇宙檢驗：它探測的是一秒鐘大的宇宙，遠早於任何星系或恆星存在之前。測得的氘與氦豐度與理論相符，並把重子密度釘在宇宙微波背景獨立給出的同一數值上，是一種驚人的一致性。一個尚存的疙瘩是鋰問題：預測的鋰-7 量約為觀測的三倍，是一項未解的張力。