La abundancia de helio se estableció apenas un segundo en el Big Bang por la relación de protones a neutrones.
Estos son bastante similares (aunque solo los protones tienen carga neta, crítica en la formación de átomos). Cada uno está hecho de tres quarks. A través de la fuerza débil, los dos nucleones se transforman libremente de uno a otro. Sin embargo, los neutrones tienen más de 1 Mev más en masa y, por lo tanto, son térmicamente menos abundantes.
Cálculo rápido a temperatura 1 MeV da 6 protones a cada neutrón. A medida que el universo se expandió y la temperatura del Big Bang cayó, la conversión de protones a neutrones dejó de ser energéticamente posible.
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A medida que la formación de núcleos de deuterio (el primer paso crítico hacia el helio) se hizo posible y estable, la abundancia de neutrones había caído a través de la desintegración β (vida media solo diez minutos): de modo que solo había un neutrón por cada 7 protones, NPPPPPP P.
Dos veces este número puede formar doce iones de hidrógeno: PPPPPPPPPPPP (masa 12)
y un helio: PPNN (masa 4)
La masa dividida 12 a 4 es 75% de hidrógeno, 25% de helio.
Son posibles otros núcleos estables, incluido el litio -7, y sin duda estos fueron producidos. Las cantidades son calculables a partir del experimento en la tierra. Representan mucho menos del 1% de la masa total.