γ衰變（gamma decay）

一個被激發的原子會放出一顆可見光或紫外光的光子而回到低能態。原子核做的事一模一樣，只是能量大了一百萬倍。當一個原子核被留在激發態時，它會放出一顆能量極高的光子——伽馬射線——來去激發。γ 衰變就是原子核內部重新排列時釋放電磁能量的這件事。

在 γ 衰變中，原子核由較高能階躍遷到較低能階，光子帶走能量差：E_gamma = E_initial - E_final（附一個微小的反衝修正）。關鍵在於：質子數 Z 與質量數 A 都不改變；核種保持自己的身分，僅卸掉激發能。由於核能階的間距通常為數十 keV 到數 MeV，伽馬射線遠比 X 射線能量高、穿透力強。這些躍遷遵守角動量與宇稱的選擇律（selection rules），並被分類為電多極或磁多極輻射（E1、M1、E2 等等）。另有一個競爭過程——內轉換——讓原子核把能量直接交給一個原子中的電子，而不放出光子。

γ 放射幾乎總是緊隨 α 或 β 衰變之後，因為那些衰變常把子核留在激發態，隨後便以 γ 放射鬆弛，通常在數皮秒內完成。這些銳利而具特徵的伽馬能量宛如原子核的指紋，是伽馬射線能譜術用以辨識同位素的基礎，也用於醫學造影（鎝-99m）與放射治療。