宇宙线（亦称宇宙射线）是由来自外太空的高能粒子射线。主要由核子构成，其中包括约87%质子，12%α粒子（氦核子），其余大部分是原子核、电子、γ射线和超高能微中子也构成一小部分宇宙射线。
宇宙线粒子的动能跨越十四个数量级，而地球表面的宇宙线流量大约随着能量的反平方而降。大量不同的粒子能量反映着多样性的源头。宇宙射线产自可视宇宙中所有太阳中的高能反应。它们的能量可以达到1020 eV。许多人投入了宇宙线以及更高能粒子的研究中。
探測
宇宙射線中的核子之所以能夠從他們遙遠的源頭一直到達地球，是因為宇宙中物質的低密度。核子與其它物質有著強烈的感應，所以當宇宙線接近地球時，便開始於大氣層氣體中的核子撞擊。在粒子雨的過程中，這些碰撞產生很多π介子和K介子，這些很快衰退為μ子的不穩定介子。由於與大氣層沒有強烈的感應以及時間膨脹的相對論性效應，許多μ子能夠到達地球表面。μ子屬於電離輻射，從而可以輕易被許多粒子探測器檢測到，例如氣泡室，或閃爍體探測器。如果多個μ子在同一時間被不同的探測器檢測到，那麼它們一定產自同一次粒子雨。
如今，新的探測手段能夠不通過粒子雨這個現象檢測這些高能粒子，也就是在太空中，不受大氣層的干擾，直接探測宇宙線，例如阿爾法磁譜儀實驗。
宇宙射線歷史記錄
貝克勒耳1896年發現放射性後，許多人認為大氣中的電流（地球大氣層的電離）僅來自於土中放射性物質或產生出的放射性氣體（氡氣的同位素）的輻射。1900至1910年，十年內逐增高度的電離率測量顯示出一個能夠通過空氣對電離輻射的吸收解釋的降值。其後，赫斯於1912年利用一個熱氣球，帶著三台靜電計，登上了5300米的高空。他探測到電離率增長到大約地面率的四倍。他得出的結論是「我的觀察結果最好的解釋是設想一種高穿透力的射線從上部進入大氣層。」赫斯因為這次後人命名為「宇宙線」（cosmic rays）的發現於1936年獲得諾貝爾物理學獎。
The energy spectrum for cosmic ray
The flux of cosmic ray particles as a function of their energy. The flux for the lowest energies (yellow zone) are mainly attributed to solar cosmic rays, intermediate energies (blue) to galactic cosmic rays, and highest energies (purple) to extragalactic cosmic rays.
