宇宙大爆炸之后的3到30分钟，是核合成阶段。此阶段由于宇宙的膨胀使得温度下降到了一亿度左右。这时中子和质子的数量比演变为13：87，全部的中子都与等量的质子发生核反应形成了氦。剩余的质子单独成为氢核，在氦核合成后的宇宙结构中，氦元素占22-28%，其余的几乎全部是氢。在这里观众可通过观看影片和展板，了解核合成过程。