Cuando existe un núcleo en algún estado metaestable o estado excitado, decaerá a un estado de menor energía. La tasa sería la vida media de ese estado. A medida que la transición se realiza desde un estado de alta energía a un estado de energía más estable y más bajo, se puede emitir un rayo gamma (nota: hay otras formas de desintegración nuclear como la desintegración beta y alfa). Normalmente, esta no es una transición única, pero se alcanzarán muchos estados durante la decadencia: múltiples rutas de decadencia pueden y probablemente existan.
Por ejemplo, digamos que algunos núcleos hipotéticos están excitados a 1000keV. Este estado podría pasar directamente al estado fundamental y emitir un fotón de 1000keV. Pero podría existir otro camino donde se emitan rayos gamma de 500keV, 300keV y 200keV. Cada alcance de nivel intermedio tendría una vida media, pero probablemente sea de pico o femtosegundos de largo.
Dado que diferentes núcleos tienen diferentes combinaciones de neutrones y protones, los estados de salida de cada núcleo son únicos; por lo tanto, se descomponen de manera diferente y emiten diferentes energías de rayos gamma.
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