Nucleosynthese verwijst naar processen waarbij zwaardere atoomkernen worden gevormd uit lichtere atoomkernen via kernfusie. Big Bang Nucleosynthese (BBN), ook wel Primordiale Nucleosynthese genoemd, is een kortstondig proces van nucleosynthese tijdens de hete en dichte Big Bang-fase van ons universum, bijna 14 miljard jaar geleden. Volgens onze huidige kosmologische modellen begon BBN in de eerste paar seconden van het vroege universum en duurde het enkele minuten. De timing hangt rechtstreeks samen met de snelheid waarmee het vroege universum uitdijde en afkoelde.
Vóór die eerste seconden was het universum te heet om atoomkernen te laten bestaan die complexer waren dan waterstof. Aan het einde van die paar minuten was het universum niet meer heet en dicht genoeg om kernfusie voort te zetten. Na het einde van BBN bestond ongeveer 25% van de massa van atoomkernen uit helium-4 (een bijzonder stabiele isotoop van helium) en 75% uit waterstof. Bij nader onderzoek blijkt dat er ook kleine sporen moeten zijn geweest van deuterium (een waterstofisotoop), helium-3 (een andere heliumisotoop) en isotopen van lithium: lithium-6 en lithium-7. De hoeveelheden van elk element die tijdens BBN zijn geproduceerd, zijn alleen afhankelijk van fundamentele kosmologische parameters en vormen dus een voorspelling van de kosmologische modellen.
Aangezien er in de daaropvolgende bijna 14 miljard jaar aanzienlijke aanvullende nucleosynthese heeft plaatsgevonden, met name in het binnenste van sterren, is het een uitdaging om de oorspronkelijke abundantie van elementen te schatten op basis van huidige observatiegegevens. Voor helium-4, helium-3, deuterium en lithium-6 komen de kosmologische BBN-voorspellingen zeer goed overeen met de reconstructies op basis van waarnemingen.
Voor lithium-7 is er een duidelijk verschil, maar het is op dit moment niet duidelijk of dat wijst op een probleem met ons begrip van BBN of op een probleem met de pogingen om de oorspronkelijke lithium-7-abundantie te schatten.
Gerelateerde termen:
• Oerknaltheorie
• Kernfusie
• Kern
• Metaal