Các nguyên tố tổng hợp được tạo ra bằng cách thêm proton hoặc neutron vào các nguyên tố hiện có. Một chùm hạt hạ nguyên tử được bắn vào nguyên tử của một nguyên tố phóng xạ hiện có. Khi nguyên tử này bắt thêm một proton hoặc bắt thêm một nơtron và phân rã, một nguyên tố mới sẽ được hình thành.
Quy trình phổ biến nhất được sử dụng để tạo ra các nguyên tố tổng hợp là thêm neutron bổ sung. Hạt nhân nguyên tử dễ dàng chấp nhận nơtron mang điện hơn là hạt mang điện. Sau khi nó tham gia với hạt nhân, neutron phụ trải qua quá trình phân rã beta và trở thành một proton. Proton bổ sung này thay đổi nguyên tử từ một đồng vị nặng hơn của nguyên tố cơ bản thành một nguyên tố hoàn toàn mới.
Khi các proton được thêm trực tiếp vào nguyên tử bằng cách bắn một chùm proton, một nguyên tố mới được hình thành mà không có bước trung gian của quá trình phân rã beta. Đây là một quá trình khó khăn hơn so với việc thêm neutron, vì hạt nhân mang điện tích dương và proton đẩy nhau.
Uranium là nguyên tố cơ bản phổ biến nhất được sử dụng để tạo ra các nguyên tố tổng hợp. Nó cũng được sử dụng để tạo ra các nguyên tố tồn tại với số lượng rất nhỏ trong tự nhiên, chẳng hạn như plutonium. Mặc dù những nguyên tố này tồn tại trong tự nhiên, nhưng chúng được sản xuất với số lượng lớn hơn bằng cách sử dụng cùng một quy trình.
