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감마 붕괴의 가장 일반적인 형태로서 흔히 감마선(광자 혹은 극히 짧은 파장의 전자기 에너지 다발)이 방출된다. 감마 붕괴에는 내부 전환과 내부 쌍생성(雙生成)의 두 가지 전자기 과정이 있다. 내부전환은 핵의 초과 에너지가 궤도전자 중 하나로 직접 전달되는 것을 말하며, 그결과 이 전자가 원자 밖으로 방출된다.

내부 쌍생성에서는 초과 에너지가 핵의 전자기장 안에서 잉여전자와 양전자로 바뀌어 이것들이 함께 방출되는 것을 말한다.

내부전환이 일어날 때 어느 범위까지는 항상 감마 방출이 주로 일어난다.

실제로 실험을 해보면 어떤 원자핵은 감마 방출에 의해, 나머지는 내부전환에 의해 붕괴된다. 내부 쌍생성이 일어나려면 불안정한 핵의 초과 에너지가 적어도 양전자와 전자의 질량합과 같아야 한다(즉 1,020,000eV를 넘어야 함). 감마 붕괴를 하는 불안정한 핵은 다른 형태의 방사능(α·β 붕괴)에서 생기거나 원자로 안에서 중성자 포획 등의 다른 핵분열 과정을 통해 생성된다. 이렇게 생성된 핵의 에너지는 평상시보다 크며, 이 과잉 에너지는 핵이 최저 에너지 준위(혹은 바닥 상태)에 이를 때까지 감마선 광자의 형태로 불연속적으로 방출된다.

보통 감마 방출 때의 반감기는 측정하기 불가능할 만큼 매우 짧다(약10^-9∼10^-14초). 감마 방출의 반감기를 측정할 수 있는 경우에, 광자를 방출하기 전의 높은 에너지 상태에 있는 핵과 낮은 에너지 상태에 있는 핵을 모두 핵이성체라고 부른다.→ 핵이성체