Os raios cósmicos são núcleos altamente energéticos que atravessam o nosso universo. Cerca de 87% dos raios cósmicos observados são núcleos de Hidrogénio. 12% são núcleos de Hélio e os restantes são elementos mais pesados como o Carbono e o Ferro . Os raios cósmicos mais energéticos observados até à data têm uma energia igual à de uma bola de ténis lançada com uma velocidade de 57 m/s. É uma quantidade de energia imensa para um corpo que é cerca de 0,00000000000001 vezes mais pequeno que uma bola de ténis!

Figura 1.1 - Restos da supernova G21.5-0.9 na constelação de Scutum. A imagem mostra uma nébula brilhante rodeada de uma nuvem difusa de poeiras. No centro pensa-se existir um pulsar, isto é, uma estrela de neutrões em rotação. O campo magnético desta estrela confina os núcleos e as partículas carregadas como os electrões e acelera-os a velocidades próximas da luz. A fotografia foi obtida pelo observatório de raios-X Chandra.

     A origem dos raios cósmicos de muito alta energia não se encontra ainda esclarecida porque se desconhecem fenómenos naturais que possam acelerar os núcleos às energias observadas. Alguns fenómenos naturais de aceleração de partículas são os ambientes extremos como a explosão de uma estrela . No entanto nem mesmo estes fenómenos chegam para acelerar um raio cósmico às energias mais elevadas que já foram observadas até à data. Este mistério constitui um dos grandes desafios da física: enquanto os físicos teóricos investigam modelos que expliquem as observações feitas, os físicos experimentais procuram criar telescópios que identifiquem raios cósmicos de alta energia com maior precisão.