La fotodisintegración es un proceso físico que ocurre cuando los rayos gamma con energías masivas golpean un núcleo atómico y lo dividen. De todo el espectro electromagnético, los rayos gamma son los más energéticos y también tienen la longitud de onda más corta, del tamaño de un núcleo atómico o menos.
La fotodisintegración provoca la fisión nuclear, la rotura de los núcleos atómicos. Este es el mismo mecanismo que provoca reacciones en cadena en reactores nucleares y bombas nucleares. Para elementos más livianos que el hierro, la reacción consume energía y para elementos más pesados, la libera. Los elementos más livianos que el hierro requieren más energía para romperse que la que se libera de esa ruptura. La energía generada por la fotodisintegración se deriva de la fuerte fuerza nuclear que mantiene unidas las partículas en el núcleo atómico.
El proceso de fotodisintegración es un factor importante en las supernovas que involucran estrellas con 250 o más masas solares, como las estrellas primordiales de Población III que fueron las primeras en iluminar el universo. En una estrella supermasiva que colapsa, la temperatura en el centro es tan grande que se producen rayos gamma capaces de fotodisintegración. Debido a que la gran mayoría de los elementos en el núcleo de una estrella de este tipo son más livianos que el hierro, la reacción absorbe energía, disminuyendo la presión en el centro de la estrella y provocando su colapso en un agujero negro.
A energías más bajas, pero aún extremadamente altas, la fotodisintegración simplemente elimina uno o dos protones o neutrones del núcleo. A energías más altas, todo el núcleo se divide, pero se necesitan energías cada vez mayores para dividir los núcleos más pequeños.
Los científicos no han estudiado la fotodisintegración en un contexto de laboratorio porque las energías necesarias para iniciarla son demasiado extremas. Quizás en un futuro lejano construyamos un aparato experimental que permita un estudio más detenido de la fotodesintegración, pero hasta entonces, los estudios teóricos parecen ser suficientes.