Процесс спонтанного деления тяжелых ядер был обнаружен в 1940 г. советскими физиками Г.Н. Флеровым и К.А. Петржаковым. Ими было установлено, что без какого-либо внешнего воздействия ядра урана самопроизвольно делятся на две примерно равные части. Позднее было установлено, что возможно спонтанное деление многих других тяжелых ядер. По своим характерным чертам это явление близко к вынужденному делению ядер, рассмотренному в следующем разделе.
Гамма-излучение является, по сути, электромагнитной волной, имеющей очень малую длину волны. Так же, как излучение оптического диапазона сопровождает энергетические переходы электронов в атомах, γ-излучение сопровождает все ядерные процессы. Высокая энергия γ-квантов обусловлена спецификой ядерных взаимодействий.