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伽马射线(记为γ)是高能电磁辐射。它们是由亚原子粒子相互作用产生的，如电子-正电子湮灭、中性介子衰变、放射性衰变、聚变、裂变或天体物理过程中的逆康普顿散射。伽马射线的频率通常在1019赫兹以上，因此能量在100 keV以上，波长小于10皮米，通常比一个原子还小。伽马放射性衰变光子通常具有几百KeV的能量，几乎总是小于10兆电子伏的能量。

法国化学家和物理学家保罗·维拉德(Paul Villard)在1900年研究镭辐射时发现了伽马辐射。1899年，欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)已经将α和β“射线”分开并命名，1903年，卢瑟福将维拉德独特的新辐射命名为“伽马射线”。

由线性加速器(“线性加速器”)和天体物理过程产生的硬x射线通常比放射性伽马衰变产生的伽马射线具有更高的能量。事实上，作为核医学中使用的最常见的伽玛射线发射同位素之一，锝-99m产生的伽玛辐射的能量与诊断x射线机产生的能量相同(140 kev)，并且明显低于直线加速器在癌症放射治疗中产生的治疗性x射线。

在过去，x射线和伽马射线之间的区别是基于能量(或等效的频率或波长)，但由于广泛重叠和越来越多地使用兆压x射线源，现在这两种辐射通常由它们的来源来定义:x射线是由原子核外的电子发射的(当由治疗线性加速器产生时，通常被简单地称为“光子”)，而伽马射线则是由原子核发射的(即由伽马衰变产生)。理论上，这种光子的能量没有下限，因此“紫外线伽马射线”已经被假设。

在某些领域，如天文学，伽马射线和x射线有时仍被定义为能量，因为产生它们的过程可能是不确定的。

作为一种电离辐射，伽马射线被活组织吸收后会造成严重损害，因此对健康有害。