Az atommagok különböző állapotokban létezhetnek. Ezen állapotok belső energiával, spinnel, paritással stb. jellemezhetőek. A jellemző mennyiségek, mint az a mikrovilágban szokásos, diszkrét értékek lehetnek. (Az X változót akkor nevezzünk diszkrét értékűnek, ha a változó spektrumában érvényes, hogy ΔX ≫ Г, ahol ΔX a változó szomszédos értékei közötti különbség, Г pedig az X változó bizonytalansága az adott helyen.) Az atommag különböző állapotainak energiái energiaszinteket alkotnak, amelyek az atommag kisebb belső energiáinál viszonylag távol vannak egymástól, de az energia növekedésével egyre közelebb kerülnek egymáshoz (és bizonytalansági intervallumuk, „vastagságuk” is nő), majd átfedik egymást és folytonossá válnak. A legkisebb energiájú energiaszinthez tartozó állapot kitüntetett, és az atommag alapállapotának nevezzük. Az alapállapot belső energiája definíció szerint nulla. A többi szintet az atommag gerjesztett állapotának nevezzük, és ezek energiája (a gerjesztési energia) nagyobb nullánál. Gerjesztett állapotba nukleáris kölcsönhatások eredményeként kerülhet az atommag. Gyakran előfordul, hogy radioaktív bomlás vagy magreakció eredményeként létrejött leánymag kiválasztási szabályok vagy kinematikai okok miatt nem alapállapotban, hanem eleve gerjesztett állapotban keletkezik. A gerjesztett állapotok nem stabilak és véges idő eltelte után átalakulnak. Az átalakulás sebességét az átlagos várható élettartam fejezi ki, ami mérhetetlenül rövid vagy nagyon hosszú idő is lehet. Az átalakulás különböző módon történhet. Leggyakrabban ugyanazon atommag alacsonyabb energiájú gerjesztett állapotába vagy alapállapotába alakul át a gerjesztett rendszer. Ilyen átalakulás során γ-sugárzás kibocsátására kerül sor (sugárzásos átmenet), vagy belső konverzió játszódik le. A sugárzásos átmenet lehet egyszeres, amikor az atommag egyetlen γ-foton kibocsátásával alapállapotba kerül, vagy kaszkád jellegű, amikor a gerjesztés fokozatosan, több energiaszinten keresztül, több γ-sugárzás egymást követő (de gyakorlati szempontból egyidejű) kibocsátásával szűnik meg. Bizonyos esetekben bekövetkezhet más részecske (pl. α, n vagy p) kibocsátása, esetleg spontán maghasadás is. A különböző átalakulások valószínűsége elágazási arányokkal fejezhető ki. Az említett jellemzőket mint alaptulajdonságokat magszerkezeti és bomlási diagramokon tüntetik fel. Mindezt a 60Co atommag példája jól szemlélteti, amit a 10.15. ábrán mutatunk be.