又稱γ衰變，原子核通過發射γ光子(或稱γ射線)從激發態躍遷到較低能態的過程。γ躍遷的性質與躍遷前後能級的性質有關，通過對它的研究，可以瞭解原子核能級特性及原子核反應機制。
γ光子的能量等於躍遷前後核能級能量之差，在千電子伏到兆電子伏之間。
γ躍遷的多極性 指γ躍遷的電磁性質和輻射的多極級，是γ躍遷的重要特性之一。通常用符號E 表示電躍躍遷，用符號 M表示磁躍遷。當輻射帶走的角動量為Lħ時，其多極次為2L，L是角動量量子數，
，
h為普朗克常數。如
L＝1的輻射稱為偶極輻射，
L＝2的輻射稱為四極輻射，
L＝3的輻射稱為八極輻射，其餘類推。符號E1、E2、E3等分別表示電偶極輻射、電四極輻射、電八極輻射等；符號M1、M2、M3等分別表示磁偶極輻射、磁四極輻射、磁八極輻射等。
輻射帶走的宇稱和角動量量子數的奇偶性相同的為電多極輻射，相反的為磁多極輻射。因此，電多極輻射的宇稱為(-1)L，磁多極輻射的宇稱為(-1)L+1。
由輻射的角動量和宇稱可定出γ躍遷的多極性，反之亦然。研究γ躍遷的重要任務之一是從實驗定出γ躍遷的多極性，以檢驗理論的正確性。
γ躍遷幾率 指單位時間內發生γ衰變的幾率，是γ躍遷的又一重要性質。
由多極輻射理論，可以得到電2L極輻射的躍遷幾率λE(L)和磁2L極輻射的躍遷幾率λM(L)的公式如下
其中B(EL)和B(ML)分別是EL躍遷和ML 躍遷的約化躍遷幾率，k是γ光子的波數，它與γ光子能量Eγ的關系是：
。
由上面公式可見，躍遷能量越大，γ躍遷幾率也越大。
實驗上可以通過測量γ衰變的半衰期或平均壽命求得γ躍遷幾率，以便和理論進行比較。
γ躍遷的選擇定則 根據角動量守恒定律，對於自旋為Ii宇稱為 πi的始態到自旋為If宇稱為πf的末態的γ躍遷，光子帶走的角動量量子數L可以取下列數值：
。
根據宇稱守恒定律，光子帶走的宇稱πγ由下式決定
。
另外，關於躍遷幾率數量級的比較，有下面三點結論：①同級的電躍遷幾率大於磁躍遷幾率；②多極級越低，躍遷幾率越大；③一般講，磁2L極的躍遷幾率與電2L+1極的躍遷幾率有相同的數量級。
由上述角動量守恒和宇稱守恒的討論以及躍遷幾率數量級的比較，可以得出始態(Ii，πi)到末態(If，πf)的躍遷選擇定則，如表所示。表中ΔI和Δπ分別表示始末態自旋角動量和宇稱的變化，括號內的躍遷多極性表示有可能與括號前的躍遷同時出現。根據躍遷選擇定則，可以從始末態的自旋和宇稱定出幾率最大的躍遷多極性。例如，2+→0+躍遷的多極性為E2，4-→2+躍遷的多極性為M2(E3)。
躍遷選擇定則
如果已知躍遷的多極性和始末態中一個能級的自旋和宇稱，由選擇定則可以推出另一能級的自旋和宇稱。不過這樣定出的能級自旋一般有兩種或三種可能值，需配合其他數據以後，才能肯定其中之一。由實驗測得的躍遷多極性推出能級的自旋和宇稱，是核譜學的一項重要內容。
另外，如果核初始處於比較高的激發態，由角動量守恒和宇稱守恒的討論及躍遷幾率數量級的比較，可知道它往往不能直接躍遷到基態，而要經過一系列的中間態間躍遷，這種多次相聯的γ躍遷稱為級聯γ躍遷。
內轉換 同發出γ光子相競爭，原子核從始態躍遷到末態時不發出γ光子，而是通過原子核的電磁場同內殼層電子相互作用，直接把躍遷能量交給內殼層電子，使其發射出來，這種退激過程叫內轉換過程，發出的電子叫內轉換電子。依照發出電子束自K、L、M等殼層，相應稱為K、L、M等轉換。
內轉換電子的能量E＝Eγ-Be，其中Eγ為核的躍遷能量，Be為該電子的結合能。
在相同始末態之間的躍遷，發出第L殼層內轉換電子的幾率λe(L)與發出γ射線的幾率λγ之比，定義為該殼層內轉換系數α(L)
。
如K殼層內轉換系數
。
總的內轉換系數α為各殼層內轉換系數之和
α＝α(K)+α(L)+α(M)+…。
理論分析表明，內轉換系數基本上隻同躍遷能量、核電荷數Z、躍遷多極性以及內轉換電子所在殼層有關，而同核波函數相關的矩陣元無關，因而可以對它進行比較精確的計算。大致說來，Z增大，α增加很快；隨著躍遷能量增加，α減小；L大，α也大。因此內轉換對重原子核的低能級顯得很重要。通過對內轉換系數的測量，可以很好地定出躍遷的多極性，從而確定有關能級的自旋和宇稱。
參考書目
盧希庭主編：《原子核物理》，原子能出版社，北京，1981。
P.Marmier and E.Sheldon， Physics of Nuclei andparticles， Academic Press， New York and London，1969.
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