ดิวเทอเรียมประกอบขึ้นจากอนุภาคมูลฐาน 3 ชนิดคือโปรตอนและนิวตรอน อย่างละ 1 อนุภาคเกาะกันอยู่เป็นนิวเคลียส และมีอิเล็กตรอนด้วยจำนวน 1 อนุภาค หากอิเล็กตรอนของดิวเทอเรียมนี้ถูกสลัดออกไป จะทำให้เหลือแต่นิวเคลียสคือดิวเทอรอนอยู่เป็นอิสระและเป็นอนุภาคเสถียรเช่นกันกับอนุภาคโปรตอนเมื่ออยู่อิสระ ต่างกับอนุภาคนิวตรอนเมื่ออยู่อิสระจะไม่เสถียรและสลายไปในเวลาประมาณ 10.3 นาที
มวลของดิวเทอรอนเมื่อเทียบเป็นพลังงานมีค่า 1875.6 MeV และหากนิวตรอนในดิวเทอรอนสลาย ก็จะแปรเป็นอนุภาค 3 ชนิดคือ โปรตอน อิเล็กตอน และนิวทริโน ซึ่งมีมวลรวมกันเท่ากับ 1877.05 MeV ซึ่งมากกว่ามวลของดิวเทอรอน แสดงว่านิวตรอนในดิวเทอรอนไม่สามารถจะสลายในลักษณะนี้ได้ กล่าวคือการสลายแบบนี้ (การสลายให้อนุภาคบีตาหรือ beta decay ) ให้พลังงานออกมา 0.78 MeV แต่พลังงานยึดเหนี่ยวของดิวเทอรอนสูงกว่าคือเท่ากับ 2.2 MeV จึงทำให้ดิวเทอรอนมีความเสถียร
ตามทฤษฎีการกำเนิดจักรวาลที่เรียกว่าแบบจำลองบิกแบง (big bang) นั้น สันนิษฐานว่าในระยะต้นเมื่อจักรวาลถือกำเนิดขึ้นมานั้น มีจำนวนของโปรตอนอิสระและนิวตรอนอิสระอยู่เท่ากัน และมีความร้อนแรงคือมีพลังงานสูงมาก ดังนั้น นิวตรอนซึ่งไม่เสถียรจึงรับเอาพลังงานส่วนเกินเข้ามาเพื่อแปรเป็นโปรตอนซึ่งเสถียร กับอิเล็กตรอน จนระยะต่อมาเมื่อจักรวาลเย็นลงและไม่มีพลังงานเหลือพอให้นิวตรอนแปรเป็นโปรตอนได้อีก เพื่อให้เกิดเสถียรภาพได้ต่อไป นิวตรอนอิสระที่เหลืออยู่ก็เข้ารวมตัวกับโปรตอนเป็นดิวเทอรอน ดังนั้นจักรวาลทุกวันนี้จึงประกอบด้วยดาวฤกษ์แบบเดียวกับดวงอาทิตย์ของสุริยจักรวาของเรา ที่มีองค์ประกอบเป็นโปรตอนหรืออะตอมไฮโดรเจน แต่ดิวเทอรอนซึ่งเดิมมีอยู่น้อย ย่อมถูกทำลายหมดไปด้วยปฏิกิริยาฟิวชันที่เกิดบนดาวฤกษ์ และคงเหลืออยู่ได้ตามดาวเคราะห์ในรูปของดิวเทอเรียม โดยบนโลกพบดิวเทอเรียมรวมตัวเป็นสารประกอบกับอะตอมออกซิเจนเป็นโมเลกุลของน้ำมวลหนัก (heavy water) |
