Спонта́нное деле́ние я́дер, разновидность радиоактивного распада тяжёлых атомных ядер, при котором ядро распадается на два осколка. При этом ядро преодолевает потенциальный энергетический барьер посредством квантовомеханического туннельного перехода. Возможность спонтанного деления ядер теоретически обосновали в 1939 г. Н. Бор и Дж. А. Уилер. Спонтанное деление ядер на примере ядер урана открыто экспериментально в 1940 г. советскими физиками К. А. Петржаком и Г. Н. Флёровым. При спонтанном делении ядер выделяется энергия; для урана она составляет около 190 МэВ на ядро.

Процесс спонтанного деления ядер не происходит мгновенно: перед образованием двух осколков ядро должно пройти несколько стадий деформированных состояний, различающихся по степени отличия от его исходной, почти сферической формы. В процессе деформации вначале преобладает эффект уменьшения энергии связи нуклонов (за счёт увеличения поверхности деформированного ядра), затем кулоновские силы расталкивания протонов приводят к уменьшению потенциальной энергии ядра. Этим объясняется появление т. н. жидкокапельного барьера деления. В 1966 г. советский физик В. М. Струтинский ввёл метод учёта эффекта ядерных оболочек для вычисления потенциальной энергии делящегося ядра и получил «двугорбую» структуру энергетического барьера деления (см. рисунок).

Такая структура объясняет появление промежуточных спонтанно делящихся изомеров формы попаданием ядра во вторую яму потенциального барьера деления. Структура потенциального барьера деления ядра урана.Структура потенциального барьера деления ядра урана.Введение поправок, учитывающих эффект ядерных оболочек, позволило также объяснить появление асимметричных по массе осколков при делении ядер с атомными номерами $Z=92–98$. Эта же теория предсказала высокие «одногорбые» барьеры спонтанного деления ядер для сверхтяжёлых элементов.

Периоды полураспада $Т_{1/2}$ ядер по отношению к спонтанному делению ядер лежат в широких пределах: так, для $Т_{1/2}≈10^{16}$ лет, для $Т_{1/2}≈ 120 мс$. В 1962 г. советский физик С. М. Поликанов и др. открыли изомер формы, испытывающий спонтанное деление ядер с $Т_{1/2}= 14$ мс. На 2015 г. для ядер с $Z= 92–99$ известно более 30 изомеров формы, испытывающих исключительно спонтанное деление ядер (измеренные значения $Т_{1/2}$ лежат в интервале 10^–11 с – 14 мс).

Основные параметры, определяющие «двугорбую» структуру барьеров деления (энергия и деформация основного состояния ядра, энергия и деформация изомера формы, высоты первого и второго барьеров деления), для ряда ядер с $Z=92–98$ были определены экспериментально.