Fotodezintegrarea este un proces fizic care are loc atunci când razele gamma cu energii masive lovesc un nucleu atomic și îl despart. Din întregul spectru electromagnetic, razele gamma sunt cele mai energice și au, de asemenea, cea mai scurtă lungime de undă, de dimensiunea unui nucleu atomic sau mai puțin.
Fotodezintegrarea provoacă fisiunea nucleară, ruperea nucleelor atomice. Acesta este același mecanism care provoacă reacții în lanț în reactoarele nucleare și bombele nucleare. Pentru elementele mai ușoare decât fierul, reacția consumă energie, iar pentru elementele mai grele, o eliberează. Elementele mai ușoare decât fierul necesită mai multă energie pentru a se rupe decât se eliberează din acea spargere. Energia generată de fotodezintegrare derivă din forța nucleară puternică care ține împreună particulele din nucleul atomic.
Procesul de fotodezintegrare este un factor major în supernove care implică stele cu mase solare de 250 sau mai mare, cum ar fi stelele primordiale din populația III, care au fost primele care au luminat universul. Într-o stea supermasivă care se prăbușește, temperatura din centru este atât de mare încât se produc raze gamma capabile de fotodezintegrare. Deoarece marea majoritate a elementelor din miezul unei astfel de stele sunt mai ușoare decât fierul, reacția absoarbe energie, scăzând presiunea în centrul stelei și făcând-o să se prăbușească într-o gaură neagră.
La energii mai mici, dar încă extrem de mari, fotodezintegrarea nu face decât să scoată unul sau doi protoni sau neutroni din nucleu. La energii mai mari, întregul nucleu se desparte, dar sunt necesare energii din ce în ce mai mari pentru a separa nucleele mai mici.
Fotodezintegrarea nu a fost studiată de oamenii de știință într-un context de laborator, deoarece energiile necesare pentru a o iniția sunt prea extreme. Poate că în viitorul îndepărtat vom construi un aparat experimental care să permită studiul mai atent al fotodezintegrării, dar până atunci, studiile teoretice par să fie suficiente.