Deltastraal, in de natuurkunde, elk atoomelektron dat voldoende energie heeft verkregen door terug te spoelen van een geladen deeltje dat door materie gaat, om op zijn beurt enkele tientallen elektronen uit andere atomen te dwingen langs zijn eigen traject.
Het geladen deeltje dat deltastralen veroorzaakt is in het algemeen relatief groot, zoals een alfadeeltje (samengesteld uit twee protonen en twee neutronen), maar kan ook een elektron met hoge snelheid zijn. Dit deeltje, aangezien het in materie vertraagt, dwingt duizenden elektronen uit atomen door ionisatie, waardoor een kielzog ontstaat van elektronen en positieve ionen (elektronen-deficiënte atomen) die kunnen worden gedetecteerd. De losgemaakte elektronen hebben gewoonlijk zo'n lage energie dat ze geen verdere ionisatie kunnen veroorzaken. Maar periodiek wordt een relatief grote hoeveelheid energie overgebracht naar een elektron door een bijna frontale botsing langs het pad van het primaire ioniserende deeltje. Dit zijn de energetische elektronen die secundaire ionisatie veroorzaken en worden deltastralen genoemd. Op een ontwikkelde fotografische emulsie, waarin sterk ioniserende deeltjes dichte sporen hebben achtergelaten, verschijnen deltastralen als dunne golvende sporen of takken. De term deltastraal, voor het eerst gebruikt door de Britse natuurkundige JJ Thomson, wordt soms uitgebreid tot elk terugslagdeeltje dat secundaire ionisatie veroorzaakt.
