高自旋态（high-spin state）是指原子核总角动量很大的激发态。又称高角动量态。高自旋态研究是重离子加速技术、在束γ谱学技术和不断更新的大型γ探测器阵列及先进的数据获取计算机系统的综合产物。这一领域为核结构研究增添了新的特色，如转动顺排和带交叉、集体运动与单粒子运动的关联和转化、转动和核子间对力场的关联、形状共存和形变演化、全顺排带终结、磁转动剪刀带、超形变和全同带、超形变的退激及旋称反转和手征二重带等。人们已能通过重离子反应，产生原子核的高自旋态。研究这种高自旋态的性质，是核物理的一个新的研究领域。

高自旋态主要是通过重离子熔合蒸发反应获得的，它的特点是可使原子核布居到较高自旋态，而且特别优惠于布居转晕线附近的能态。转晕线是指对某一激发能可能达到的最大角动量态间的连线，转晕线附近的态的角动量很大，而内部激发能很低。高自旋态大部分成果来自转晕和类转晕跃迁，又称转晕谱学。此外，获得高自旋态的手段还有库仑激发、熔合裂变、深度非弹和转移反应等。

在给定自旋下原子核的最低能态叫转晕态，由转晕态组成的能级序列叫转晕带。转晕带附近的状态具有特殊性质，整个体系的能量可达几十兆电子伏，能量几乎全部集中在高角动量的态上，所以核仍是“冷”的。实验上已能鉴别出更高角动量的能级处于连续谱中。转晕谱的研究可使人们了解核的集体自由度和单粒子自由度之间的相互作用。

对于比较“软”的原子核，它的势能面上存在多于一个的极小值，那么在转动离心力的作用下，就有可能从一 种形状变化到另一种形状（叫形状相变），这自然也会给出转动惯量的突然增大，也就是说，超带还可能是形状相变带。近年来，实验上还观察到了一些核的多带交叉和二次回弯现象。

单粒子的角动量是核的总角动量中的一部分，它与集体转动的特性不同。当核总角动量沿着核的对称轴时，它是单粒子排列角动量贡献的总和，此时无集体转动。有一些这样的状态的寿命可能比通常转动态大一个到几个量级，叫做“转晕陷阱态”。实验上已见到这类状态。

高速转动的原子核提供的大量实验信息深化对核结构的认识。长椭变形核158Er的核结构随自旋态而演化。在14+态附近一对i13/2中子拆对顺排，即典型的回弯现象；28+态附近又发生了一对h11/2原子拆对顺排；在38+态发生了由长椭到扁椭的形状相变和集体运动到单粒子运动的转化；在46+态发生了带终结全顺排。此时46+态的46个单位的角动量完全是由价核子的单粒子运动提供的。这个15968Er90核相当于一个近球形的11664Gd82核心加上4个价质子和8个价中子在赤道附近旋转。46+态的46个单位的角动量是由12个价核子的单粒子角动量构筑而成的，这是建立高自旋态的另一种模式，称为全顺排。

极端条件下的核性质研究是当前核物理的重要前沿，高自旋态下新现象的探索是其中的重要领域之一。此外，高自旋态研究在某些核区已推向远离β稳定线的质子滴线附近，在重核区已推向超锕核的核结构研究。