Η φωτοδιάσπαση είναι μια φυσική διαδικασία που συμβαίνει όταν ακτίνες γάμμα με τεράστιες ενέργειες χτυπούν έναν ατομικό πυρήνα και τον χωρίζουν. Από ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, οι ακτίνες γάμμα είναι οι πιο ενεργητικές και έχουν επίσης το μικρότερο μήκος κύματος, το μέγεθος ενός ατομικού πυρήνα ή λιγότερο.
Η φωτοδιάσπαση προκαλεί πυρηνική σχάση, τη θραύση των ατομικών πυρήνων. Αυτός είναι ο ίδιος μηχανισμός που προκαλεί αλυσιδωτές αντιδράσεις σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και πυρηνικές βόμβες. Για στοιχεία ελαφρύτερα από τον σίδηρο, η αντίδραση καταναλώνει ενέργεια και για στοιχεία βαρύτερα, την απελευθερώνει. Στοιχεία ελαφρύτερα από το σίδηρο απαιτούν περισσότερη ενέργεια για να διασπαστούν από ό,τι απελευθερώνεται από αυτή τη θραύση. Η ενέργεια που παράγεται από τη φωτοδιάσπαση προέρχεται από την ισχυρή πυρηνική δύναμη που συγκρατεί τα σωματίδια στον ατομικό πυρήνα.
Η διαδικασία της φωτοδιάσπασης είναι ένας σημαντικός παράγοντας σε σουπερνόβα που περιλαμβάνουν αστέρια με 250 ή μεγαλύτερη ηλιακή μάζα, όπως τα πρωταρχικά αστέρια του Πληθυσμού III που ήταν τα πρώτα που φώτισαν το σύμπαν. Σε ένα υπερμεγέθη αστέρι που καταρρέει, η θερμοκρασία στο κέντρο είναι τόσο μεγάλη που παράγονται ακτίνες γάμμα ικανές για φωτοδιάσπαση. Επειδή η συντριπτική πλειονότητα των στοιχείων στον πυρήνα ενός τέτοιου άστρου είναι ελαφρύτερα από τον σίδηρο, η αντίδραση απορροφά ενέργεια, μειώνοντας την πίεση στο κέντρο του άστρου και αναγκάζοντας το να καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα.
Σε χαμηλότερες — αλλά ακόμα εξαιρετικά υψηλές — ενέργειες, η φωτοδιάσπαση απλώς εκτοξεύει ένα ή δύο πρωτόνια ή νετρόνια από τον πυρήνα. Σε υψηλότερες ενέργειες, ολόκληρος ο πυρήνας χωρίζεται, αλλά απαιτούνται όλο και μεγαλύτερες ενέργειες για να χωριστούν μικρότεροι πυρήνες.
Η φωτοδιάσπαση δεν έχει μελετηθεί από επιστήμονες σε εργαστηριακό πλαίσιο, επειδή οι ενέργειες που απαιτούνται για την έναρξή της είναι πολύ ακραίες. Ίσως στο μακρινό μέλλον να κατασκευάσουμε μια πειραματική συσκευή που θα επιτρέπει τη στενότερη μελέτη της φωτοδιάσπασης, αλλά μέχρι τότε, οι θεωρητικές μελέτες φαίνεται να είναι επαρκείς.