Atom
Jumlah proton dan neutron pada inti atom dapat diubah, walaupun hal ini memerlukan energi yang sangat tinggi oleh karena gaya atraksinya yang kuat. Fusi nuklir terjadi ketika banyak partikel atom bergabung membentuk inti yang lebih berat. Sebagai contoh, pada inti Matahari, proton memerlukan energi sekitar 3–10 keV untuk mengatasi gaya tolak-menolak antar sesamanya dan bergabung menjadi satu inti. Fisi nuklir merupakan kebalikan dari proses fusi. Pada fisi nuklir, inti dipecah menjadi dua inti yang lebih kecil. Hal ini biasanya terjadi melalui peluruhan radioaktif. Inti atom juga dapat diubah melalui penembakan partikel subatom berenergi tinggi. Apabila hal ini mengubah jumlah proton dalam inti, atom tersebut akan berubah unsurnya.
Logam berat
Logam berat yang lebih berat biasanya tidak terbentuk melalui cara ini karena reaksi fusi yang melibatkan inti tersebut akan lebih mengkonsumsi energi daripada melepaskan energi. Sebaliknya, sebagian besar disintesis (dari unsur dengan nomor atom yang lebih rendah) melalui penangkapan neutron, dengan dua moda utama penangkapan berulang ini adalah proses s dan proses r. Dalam proses s ("s" singkatan dari ""slow"", lambat), tangkapan tunggal dipisahkan oleh tahun atau dekade, sehingga inti yang tidak stabil mengalami peluruhan beta, Sementara dalam proses r (""rapid"", cepat), tangkapan terjadi lebih cepat dari pada peluruhan nuklir. Oleh karena itu, proses s membutuhkan jalur yang kurang lebih jelas: sebagai contoh, inti kadmium-110 yang stabil dibombardir secara berturut-turut oleh neutron bebas di dalam bintang sampai membentuk inti kadmium-115 yang tidak stabil dan meluruh membentuk indium-115 (yang hampir stabil, dengan waktu paruh kali usia alam semesta). Inti ini menangkap neutron dan membentuk indium-116, yang tidak stabil, dan meluruh membentuk timah-116, dan seterusnya. Sebaliknya, tidak ada jalur seperti itu dalam proses r. Proses s berhenti di bismut karena dua unsur berikutnya, polonium dan astatin, memiliki waktu paruh pendek, yang meluruh menjadi bismut atau timbal. Proses r sangat cepat sehingga bisa melewati zona ketidakstabilan ini dan terus membentuk unsur yang lebih berat seperti thorium dan uranium.