תבנית:ערך מומלץ 5 בינואר 2019
נוקליאוסינתזה הוא מונח בפיזיקה גרעינית המתייחס לתהליכים ראשוניים בהם נוצרים גרעינים אטומיים חדשים. גרעיני האטומים הראשונים נוצרו כשלוש דקות לאחר המפץ הגדול, בתהליך הנקרא נוקליאוסינתזה של המפץ הגדול. היו אלה גרעיני מימן והליום, אשר היוו את מרכיביהם של הכוכבים הקדמונים הראשוניים, וקבעו לפיכך את היחס הידוע בין שכיחויותיהם של מימן ושל הליום ביקום המוכר היום.
גרעינים כבדים יותר נוצרו מגרעיני מימן והליום, בדרך של נוקליאוסינתזה כוכבית, בתוככי כוכבים שכבר התגבשו והתהוו. חלק מיסודות כבדים אלה, בפרט אלה הקלים מברזל, ממשיכים להגיע לתווך הבין-כוכבי. שאריות החומר שהושלך החוצה יוצרות את הערפיליות המופיעות במקומות רבים ברחבי הגלקסיה שלנו, למשל, היא גלקסיית 'שביל החלב', אבל גם באחרות. תהליכי נוקליאוסינתזה של סופרנובה בתוך כוכבים מתפוצצים אחראיים לתפוצתם של יסודות הנמצאים בין מגנזיום (מספר אטומי 12) לבין ניקל (מספר אטומי 28). חלק מיסודות אלה נוצר כתוצאה מבליעת כמה נייטרונים בפרק זמן של מספר שניות במהלך ההתפוצצות. היסודות הנוצרים באירוע סופרנובה כוללים את היסודות הכבדים ביותר בטבלה המחזורית, דוגמת אורניום ותוריום, שהם רדיונוקלידים (כלומר, פולטי חלקיקים) קדומים וארוכי-חיים במיוחד.
תהליכי התזה על ידי קרניים קוסמיות מתרחשים כאשר קרניים קוסמיות פוגעות בחלקיקי החומר המרכיב את התווך הבין-כוכבי ומפרקות את גרעיניהם של סוגי האטומים הגדולים, מהווים מקור משמעותי לגרעינים קלים יותר, בפרט הליום, בריליום ובור, אשר אינם נוצרים בתהליכי נוקליאוסינתזה כוכביים (חלק מהם מתרחש בכוכבים מאסיביים דיים, וחלק מהם מתחולל רק בכוכבים מאסיביים ביותר המגיעים לשלב סופרנובה).