Syntetyczne elementy powstają przez dodanie protonów lub neutronów do istniejących elementów. wiązka cząstek subatomowych jest wystrzeliwana w atomie istniejącego pierwiastka radioaktywnego. Kiedy ten atom wychwytuje dodatkowy proton lub przechwytuje dodatkowy neutron i rozpady, tworzy się nowy element.
Najczęstszym procesem używanym do tworzenia elementów syntetycznych jest dodanie dodatkowych neutronów. Jądro atomowe łatwiej jest przyjąć neutralnie naładowany neutron niż cząstkę z ładunkiem elektrycznym. Po połączeniu z jądrem, dodatkowy neutron ulega rozpadowi beta i staje się protonem. Ten dodatkowy proton zmienia atom z cięższego izotopu podstawowego elementu na zupełnie nowy element.
Gdy protony są dodawane bezpośrednio do atomu przez wystrzeliwanie wiązki protonów, powstaje nowy element bez pośredniego etapu rozpadu beta. Jest to trudniejszy proces niż dodawanie neutronów, ponieważ dodatnio naładowane jądro i protony odpychają się nawzajem.
Uran jest najczęstszym podstawowym elementem używanym do tworzenia elementów syntetycznych. Jest również używany do tworzenia elementów, które istnieją w bardzo małych ilościach naturalnych, takich jak pluton. Chociaż te elementy istnieją w naturze, są one wytwarzane w większych ilościach przy użyciu tego samego procesu.
