Metastabil állapotok az atommagok különleges állapotai.

    Az atommagoknak létezhetnek olyan gerjesztett állapotai, amelyekbõl g -sugárzás kibocsájtása (pl. DI > 3 esetén) kis valószínséggel történik (tiltott átmenetek, forbidden transitions). Ezen gerjesztett állapotok átlagos élettartama jelentõsen meghosszabbodik (egyben az energiaszint természetes energiaszélessége lecsökken) és mérhetõvé, sõt néha nagyon hosszúvá válik. Ráadásul, ezen állapotok átalakulása a radioaktív bomlás kinetikai törvényének megfelelõen történik független, tehát saját felezési idõvel. Az ilyen gerjesztett állapotokban lévõ atommagok tehát külön radioaktív szubsztanciának (anyagnak) tekinthetõk. Az állapotot metastabil állapotnak (metastable state) nevezzük, és a tömegszám mellé írt m betûvel jelöljük: 80mBr. Metastabil állapotból, a többi gerjesztett állapothoz hasonlóan, az atommag leggyakrabban sugárzásos átmenettel vagy belsõ konverzióval deexitálódik, amiket együttesen izomer átmenetnek (isomeric transition, IT) hívunk. Metastabil állapot átalakulása b-bomlásokkal is végbemehet; más részecskék (pl. a) kibocsájtásával, esetleg spontán maghasadással ritkábban történik.
 

A g -sugárzás energiája jellemzõ az emittáló atommagra.

    Az atommag g -sugárzása különbözõ energiaszintek közötti átmenet során jön létre. Az energiaszintek rendszere az atommagot alkotó részecskék (protonok és neutronok) számától függ, ami egyértelmûen azonosítja az atommagot, nuklidot.

Várható és valóban az tapasztalható, hogy az energiaszintek különbsége, ami gyakorlatilag megegyezik a g -sugárzás energiájával, szintén unikális jellemzõje az emittáló atommagnak. Kevés kivételtõl eltekintve egyértelmû kapcsolat van a g -sugárzás energiája és az azt kibocsájtó nuklid között. Megbízható azonosításhoz természetesen további mennyiségeket is figyelembe kell venni. A g -sugárzás eredetének, forrásának gyakorlati azonosítására nukleáris katalógusok használhatók. A táblázatok egyik fejezete általában tartalmazza az összes ismert radionuklid vagy ezek célirányosan szûkített csoportjának felezési idejét, keletkezésének módját, illetve g -sugárzásának energiáit és abszolút intenzitásait. Ugyanezen táblázatok másik része növekvõ energiaérték szerint rendezve tünteti fel a g -sugárzások (és a kísérõ szökési csúcsok vagy szumma-csúcsok) eredetét. A g -sugárzó nuklidok azonosítására egyre nagyobb mértékben használnak részletesebb és összetettebb rendszerû számítógépes nukleáris adatkönyvtárakat. Az ilyen adatbázisok CD-ROM formájában kaphatók vagy az Interneten keresztül on-line módon érhetõk el különbözõ nukleáris adatközpontokban. Gyakran interaktív keresõprogram teszi könnyen kezelhetõvé a érdeklõdéssel kísért adatok keresését. A számítógépes adatkezelés különösen nagy elõnye, hogy az adatbázis rendszeres felfrissítésére van lehetõség az adatok fokozatos kritikai kiértékelése (evaluated nuclear data) és pontosítása után. Néhány esetben az adatbázist közvetlenül a g -spektrometriai számítógépes rendszerbe is integrálják.

    A g -sugárzást kibocsájtó atommagok keletkezését és átalakulásait (genetikus kapcsolatait) figyelemmel kísérve nemcsak az adott atommag, de rajta keresztül izotópok, kémiai elemek vagy egyéb specieszek is tanulmányozhatók Ilyen kapcsolatrendszeren alapszik az egyik legfontosabb nukleáris analitikai módszer az aktivációs analízis.

    Az atommagok magreakciókkal történõ gerjesztése esetén a g -sugárzás származhat közvetlenül az átmeneti magból, pl. (n,g ) magreakcióknál, és/vagy az átmeneti magból keletkezõ leánymagokból. A g -sugárzás kibocsájtása gyakorlatilag azonnal (<10–10 s idõ alatt) megtörténik a gerjesztett állapot létrehozása után, és csak a magreakciók lezajlásának idejéig tart. Az ilyen g -sugárzást prompt-g -sugárzásnak (prompt g  rays) hívjuk. A lejátszódott magreakciók ismeretében a prompt-g - sugárzás jellemzi a gerjesztett atommagokat, izotópokat és elemeket is. Mérésére speciális berendezésekkel van lehetõség, pl. nukleáris kutatóreaktorok neutronnyalábjában vagy gyorsítók részecskenyalábjaiban on-line elrendezésben. Atommagok magreakciókkal történõ gerjesztésével vagy azzal együtt általában radioaktív atommagok is keletkeznek. A radioaktív bomlások viszont gyakran eredményeznek g -sugárzást. Nagyon fontos, hogy ilyen esetben a g -sugárzás intenzitása felezési idõvel jellemezhetõ. Kibocsájtása nem korlátozódik a gerjesztés folyamatára, (hosszabb ideig tart, tehát késõbb is mérhetõ), és az összintenzitás általában jóval kisebb (így kényelmesebben mérhetõ) a promp-g - sugárzás intenzitásánál. Az ilyen g -sugárzást késleltetett g -sugárzásnak (delayed g  rays) is szokás nevezni. A lejátszódott magreakciók és radioaktív bomlások ismeretében a késleltetett g -sugárzás jellemzi a besugárzott (inaktív) atommagokat, izotópokat és elemeket is.
 

A g -sugárzások kibocsájtását gyakran követik másodlagos sugárzások.

    Azon radioaktív bomlások eredményeként, amelyek során az atommag protonszáma megváltozik, illetve belsõ konverzió következtében a leánymag elektronburkában elektronhiány vagy -többlet lép fel. A nukleáris folyamat után tehát az elektronhéj is átrendezõdik, aminek következtében karakterisztikus röntgensugárzás (X rays) vagy Auger-elektronok keletkeznek. (Elektronbefogás esetében például ilyen, másodlagos sugárzások révén észlelhetõ az átalakulás megtörténte.) A g -sugárzást gyakran kísérik röntgensugárzások, amelyek energiaintervalluma (H: 14 eV – U: 116 keV) átfedésbe kerülhet a kisebb energiájú g -sugárzások tartományával. A röntgensugárzások zavarhatják kisenergiájú g -sugárzások mérését eltérõ tulajdonságaik (elsõsorban természetes energiaszélességük) illetve nagy vátozatosságuk (szerkezetük) miatt.