1896ರಲ್ಲಿ ಹೆನ್ರಿ ಬೆಕ್ಯುರೆಲ್ ವಿಕಿರಣಶೀಲತೆಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದ ಬಳಿಕ, ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುತ್(ಗಾಳಿಯ ಅಯಾನೀಕರಣ), ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿರುವ ವಿಕಿರಣಕಾರಿ ವಸ್ತುಗಳು ಹೊರಸೂಸುವ ರೇಡಿಯೋ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಅಥವಾ ರೇಡಿಯೋ ವಿಕಿರಣದ ಅನಿಲಗಳಿಂದ ( ರೇಡಾನ್‍ನ ಸಮಸ್ಥಾನಿ) ಆಗಿದೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿತ್ತು. 
1900 ರಿಂದ 1910ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಭೂಮಿಯಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಹೋದಂತೆ ಅಯಾನೀಕರಣದ ದರವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು ಕಂಡುಬಂದಿತು. ಇದನ್ನು ಅಯಾನುಗಳ ವಿಕಿರಣವು ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿನ ಮಧ್ಯೆ ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಗಾಳಿಯು ಹೀರಲ್ಪಟ್ಟಿರುವುದರಿಂದಾಗಿದೆ ಎಂದು ವಿವರಿಸಲಾಯಿತು.

1910ರಲ್ಲಿ ತಿಯಡೋರ್ ವಲ್ಫ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್‌( ವಾಯುಭದ್ರವಾಗಿ ಬೆಸೆದ ಮುಚ್ಚಿದ ಡಬ್ಬದ ಒಳಗಿರುವ ಅಯಾನುಗಳ ಬಿಡುಗಡೆಯ ದರವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಸಾಧನ)ನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದನು. ಇದನ್ನು ಐಫೆಲ್ ಟವರ‍್ನ ಶಿಖರದಲ್ಲಿ, ಅದರ ತಳಭಾಗಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ವಿಕಿರಣದ ಮಟ್ಟವಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಯಿತು. ಇದನ್ನು "Physikalische Zeitschriftನ" ಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಾಶಿಸಲಾಯಿತಾದರೂ, ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಸ್ವೀಕರಿಸಲ್ಲಿಲ್ಲ. 
1912ರಲ್ಲಿ, ಡೊಮೆನಿಕೊ ಪ್ಯಾಸಿನಿ ಸಮುದ್ರ ಮತ್ತು ಸಾಗರಗಳಲ್ಲಿ ಅಯಾನೀಕರಣದ ದರವು ಏಕರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತಿರುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿದ. 
ಕೆಲವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಭಾಗಳಲ್ಲಿನ ಅಯಾನೀಕರಣವು ಭೂಮಿಯ ಅಥವಾ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿನ ರೇಡಿಯೋವಿಕಿರಣಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರದೆ, ಬೇರೆ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ ಎಂದು ಪ್ಯಾಸಿನಿ ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದ. 
ನಂತರ, 1912ರಲ್ಲಿ ವಿಕ್ಟರ್ ಹೆಸ್ಸ್ ಮೂರು ಎನ್‍ಹ್ಯಾನ್ಸಡ್- ಅಕ್ಯೂರೆಸಿ ವಲ್ಫ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಫ್ರೀ ಬಲೂನ್ ವಿಮಾನಯಾನದಲ್ಲಿ 5300 ಮೀಟರ‍್ಗಳಷ್ಟು ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಕೊಂಡೊಯ್ದ. ಅಲ್ಲಿ ಅಯಾನೀಕರಣದ ಪ್ರಮಾಣವು ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿರುವುದಕ್ಕಿಂತ ಅಂದಾಜು ನಾಲ್ಕು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿರುವುದನ್ನು ಕಂಡನು. 
ಹೆಸ್ ಪೂರ್ಣ ಸೂರ್ಯಗ್ರಹಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬಲೂನನ್ನು ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಕೊಂಡೊಯ್ದ. ಚಂದ್ರನು, ಸೂರ್ಯನ ಗೋಚರಿಸುವ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ತಡೆದರೂ ಸಹ, ಹೆಚ್ಚು ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಮಾಪನಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಸೂರ್ಯನು ವಿಕಿರಣಗಳಿಗೆ ಮೂಲ ಎಂಬುದನ್ನು ಹೆಸ್ ತಳ್ಳಿಹಾಕಿದ. "ಒಂದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ವ್ಯಾಪಿತ ವಿಕಿರಣವು ಮೇಲಿನಿಂದ ನಮ್ಮ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಊಹಿಸುವಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ನನ್ನ ಅವಲೋಕನದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಬಹಳ ಚನ್ನಾಗಿ ವಿವರಿಸಬಹುದು" ಎಂದು ಅವನು ಹೇಳಿದನು. 1913-1914ರಲ್ಲಿವರ್ನರ್ ಕಾಲ್ಹೋಸ್ಟರ್ ಭೂಮಿಯಿಂದ 9 ಕಿ.ಮೀ. ಎತ್ತರದಲ್ಲಿನ ಅಯಾನೀಕರಣದ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಅಳೆದು, ವಿಕ್ಟರ್ ಹೆಸ್ಸ್‌ ನೀಡಿದ್ದ ಫಲಿತಾಂಶವನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಿದ. ಹೆಸ್ಸ್, ಆತ ನಡೆಸಿದ ಸಂಶೋಧನೆಗಾಗಿ 1936ರಲ್ಲಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕೆ ನೀಡಲಾಗುವ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆದ.

"ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು" ಎಂಬ ಹೆಸರನ್ನು ರಾಬರ್ಟ್ ಮಿಲಿಕನ್ ನೀಡಿದ. ಆತ, ಹೆಸ್ ಯೋಚಿಸಿದ್ದಂತೆ ಆ ಕಿರಣಗಳು ವಾತಾವರಣದ ವಿದ್ಯುತ್‍ನಿಂದ ಉಂಟಾಗಿರದೆ, ಅವು ಭೂಮಿಯ ಹೊರಗಿನಿಂದ ಬಂದಿವೆ ಎಂದು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದ. 
1927ರಿಂದ 1937ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಪ್ರಯೋಗಗಳು, ಬಹುತೇಕ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಧನಾತ್ಮಕ ಕಣಗಳಿಂದಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಮಾಧ್ಯಮಿಕ ಕಿರಣಗಳು ಭೂಮಿಯ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್‍ಗಳ "ಸಾಫ್ಟ್ ವಸ್ತು"ಗಳಿಂದ ಹಾಗೂ ಮ್ಯೂಯಾನ್‌‍ಗಳಂತಹ "ಹಾರ್ಡ್ ವಸ್ತು"ಗಳಿಂದಾಗಿವೆ ಎಂದು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದವು.1935ರಲ್ಲಿ ಹಿಡೆಕಿ ಯುಕಾವ, ತನ್ನ ನ್ಯುಕ್ಲಿಯರ್ ಫೋರ್ಸ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ, ಮ್ಯೂಯಾನ್‌ ಅಸ್ಥಿರ ಕಣಗಳೆಂದು ಭಾವಿಸಿದ್ದ.
ಇದು 0.0026 ಮೈಕ್ರೋ ಸೆಕೆಂಡ್‍ನಲ್ಲಿ ಒಂದು ಮ್ಯೂಯಾನ್‌ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಆಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಯಿತು. 
ಎತ್ತರದ ಬೆಟ್ಟ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಎಮಲ್‍ಷನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ವಿಶೇಷ ರೀತಿಯ ಛಾಯಾಚಿತ್ರ ಫಲಕದ(ಫೋಟಾಗ್ರಾಫಿಕ್ ಪ್ಲೇಟ್) ಮೇಲೆ ಬೀಳುವಂತೆ ಮಾಡಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ದರ್ಶಕದ ಮೂಲಕ ಪಯಾನ್‌→ಮ್ಯೂಯಾನ್‌→ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿಭಜನೆಯ ಕ್ರಮಾನುಗತಿಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. 1948ರಲ್ಲಿ ಗಾಟ್ಲಿಬ್(Gottlieb) ಮತ್ತು ವ್ಯಾನ್ ಅಲೆನ್ ವಾತಾವರಣದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬಲೂನ್‍ಗಳಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಎಮಲ್‍ಷನ್‍ಗಳ ಮೂಲಕ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿ, ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಣಗಳಲ್ಲಿ ಬಹುತೇಕ ಪ್ರೋಟಾನ್‍ನಿಂದ ಆಗಿದ್ದು, ಅಲ್ಪ ಭಾಗವು ಹೀಲಿಯಂ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‍ಗಳು(ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳು) ಮತ್ತು ಭಾರವಿರುವ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‍ಗಳಿಂದಾಗಿವೆ.
1934ರಲ್ಲಿ ಬ್ರೂನೊ ರೊಸ್ಸಿ, ಈಸ್ಟ್-ವೆಸ್ಟ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಳತೆ ಮಾಡುವ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಒಂದೇ ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತಾರವಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಎರಡು ಗೈಗರ್ ಕೌಂಟರ್ಸ್‍(ಅಯಾನೀಕರಣವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವ ಕೌಂಟರ್) ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ, ವರದಿ ನೀಡಿದ. ತನ್ನ ವರದಿಯಲ್ಲಿ ಆತ ಹೀಗೆ ಹೇಳಿದ," ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ದಾಖಲಿಸುವ ಉಪಕರಣಗಳು, ಕಣಗಳ ಜೋರಾದ ಮಳೆಯಿಂದಾಗಿ ಬಾಧಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅನಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ತುಂಬಾ ದೂರದಲ್ಲಿ ಎರಡು ಕೌಂಟರ‍್ಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿ ಇಡಲ್ಪಟ್ಟಿದ್ದರೂ, ಇವು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ". ದುರಾದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಳವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸಮಯವಿರಲಿಲ್ಲ. 1937ರಲ್ಲಿ ಪಿಯರ್ ಆಗರ್, ರೊಸ್ಸಿಯ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಅರಿವಿಲ್ಲದೆಯೂ, ಅದೇ ರೀತಿಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಆಗುತ್ತಿರುವುದನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದ ಹಾಗೂ ಅದನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ವಿವರವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ. ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ವಾತಾವರಣದ ಎತ್ತರ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ವರ್ತಿಸಿದಾಗ ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಕಣದ ಮಳೆಯಾಗುತ್ತದೆ(ಶವರ್‌), ಮಾಧ್ಯಮಿಕ ಸಂವಹನ(ಸೆಕೆಂಡರಿ ಇಂಟರ್ಯಾಕ್ಷನ್)ದಿಂದ ಆರಂಭವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್, ಫೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ಮ್ಯೂಯಾನ್‌‍ಗಳ ಮಳೆಯನ್ನು(ಶವರ್) ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಕೊನೆಯ ಹಂತವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದ.

ಹೋಮಿ ಜೆ. ಭಾಭಾ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ನಿಂದ ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಚದುರುವಿಕೆಯ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದ. ಇದನ್ನು ಈಗ ಭಾಭಾ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಆತನ ಅಭೂತಪೂರ್ವ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು, ವಾಲ್ಟರ್ ಹೈಟ್ಲರ‍್ನೊಂದಿಗೆ ಜಂಟಿಯಾಗಿ 1937ರಲ್ಲಿ ಹೊರತರಲಾಯಿತು. ಇದು ಆಕಾಶದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಮೇಲ್ಭಾಗದ ವಾತಾವರಣದೊಂದಿಗೆ ವರ್ತಿಸಿ ಹೇಗೆ ಕಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿಮಾಡುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸಿತು. ಭಾಭಾ ಮತ್ತು ಹೈಟ್ಲರ್, ಗಾಮಾ ಕಿರಣಗಳು, ಧನ ಮತ್ತು ಋಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜೊತೆಗಳು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಶವರ್ ಉಂಟುಮಾಡುವುದನ್ನು ವಿವರಿಸಿದರು. 

1954ರಲ್ಲಿ ಮೆಸಾಚುಸೆಟ್ಸ್‌ ಇಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿಯ ರೋಸ್ಸಿ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ರೇ ಗ್ರೂಪ್‍ನ ಸದಸ್ಯರು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಬರುವ ದಿಕ್ಕನ್ನು "ಡೆಂಸಿಟಿ ಸ್ಯಾಂಪಲಿಂಗ್" ಮತ್ತು "ಫಾಸ್ಟ್ ಟೈಮಿಂಗ್" ವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಹಾರ್ವರ್ಡ್ ಕಾಲೇಜ್ ಅಬ್ಸರ್ವೇಟರಿಯ ಅಗಾಸೀ ಸ್ಟೇಷನ್‍ನಲ್ಲಿ, 460ಮೀಟರುಗಳ ವೃತ್ತದಲ್ಲಿ ಹನ್ನೊಂದು ಸಿಂಟಿಲ್ಲೇಷನ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ‍್ಗಳನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿ ಇಡುವ ಮೂಲಕ ಈ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಈ ಪ್ರಯೋಗದ ನಂತರ ವಿಶ್ವದೆಲ್ಲೆಡೆ ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ನಡೆದು, ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯು 10eV ನ್ನು ಮೀರಿದೆ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ.( GZK ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಿಂದಾಚೆ(cutoff) ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದಾಗ) ಇಂಟರನ್ಯಾಷನಲ್ ಕಾನ್ಸೋರ್ಟಿಯಂ ಆಫ್ ಫಿಜಿಸಿಸ್ಟ್ ಆಗರ್ ಪ್ರಾಜೆಕ್ಟ್ ಎಂಬ ಏರ್ ಶವರ್ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಅರ್ಜೆಂಟೀನಾದ ಪಂಪಾಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಅವರ ಉದ್ದೇಶ ಶಕ್ತಿಶಾಲೀ ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಅವು ಬರುವ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದಾಗಿದೆ. ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವು ಅಣು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಕಾಸ್ಮೋಲಜಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡಲಿದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ನವೆಂಬರ್, 2007ರಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಗೊಂಡ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ವರದಿಯು,"27ಶಕ್ತಿಶಾಲೀ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲದ ದಿಕ್ಕು ಆಕ್ಟಿವ್ ಗ್ಯಾಲ್ಯಾಕ್ಟಿಕ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೈ[AGN] ಗಳ ಸ್ಥಾನದೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್‍ಗಳುಕಪ್ಪು ರಂಧ್ರಗಳ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಒಳಪಟ್ಟು 1020 eVಯಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಗೆ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವನ್ನು ಹೊಂದುತ್ತವೆ" ಎಂದು ಹೇಳಿದೆ.

ಇತಿಹಾಸ
ವಾತಾವರಣದ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು
ಸಮನ್ವಯತೆ