自然界中的化学元素有不到100种（目前认为）,核素有300多种,1934年以后人工又合成了2400多种核素,理论上如果没有放射性衰变,质子和种子总共可以有8000多种组合方式,也就是有8000多种核素.它们可能存在于超新星的余晖中.
宇宙大爆炸之初,合成了氢核和氦核,还有少量锂核.氢核通过核聚变最终成为铁核,宇宙会慢慢向重元素转化,但是并不会终结于最重的元素.这是因为其间有一个非常特殊的元素——铁元素的存在.
核聚变将轻元素转化为重元素的过程中释放能量发光放热,其中氢元素聚变时释放出的能量最多,随着原子质量的增加,聚变效率越来越小,而铁元素是一个临界点,铁元素聚变时,需要的能量与释放的能量相等,而铁元素以后的重元素聚变时反而要吸收能量,这样一来恒星就会逐渐走向灭亡了.
重元素衰变刚好相反,要放能量,元素越重,放出能量越多,而铁又是一个临界点.所以无论是聚变还是裂变,其趋向都是铁元素,铁在元素周期表中处在一个非常特殊的位置.
但质子和中子在游离状态中同样会受到强核力作用聚合在一起形成更重的核.重核又会在α衰变和β衰变中分解较小的核,所以最重的核反而是最不稳定的.甚至在地球上,92号之后的天然元素几乎都灭绝了.
高能状态下轻元素的核可以聚变成重元素,如4个氢核聚变成1个氦核,3个氦核聚变成1个碳核等.但这个聚变其实不是简单的碰撞融合,而是有一系列复杂的过程,所以核聚变的条件是很苛刻的.超新星爆发时的巨大能量使几乎所有的元素在一瞬间合成.重元素可以衰变成轻核,如铀核吸收1个中子后衰变成1个钡核和1个氪核.