Nuestro planeta está incesantemente sometido a un bombardeo de partículas elementales que vienen de remotos lugares del espacio profundo. Algunas de ellas viajan prácticamente a la velocidad de la luz y son tremendamente energéticas. Gracias a este bombardeo, unas doscientas caen en cada metro cuadrado de nuestro planeta cada segundo. ¿Cuál es la naturaleza de estas partículas? ¿De dónde provienen? ¿qué fenómeno físico las acelera tan violentamente? Es posible que algunas tengan un origen extragaláctico?

Los rayos cósmicos son partículas y no radiación como su inapropiado nombre sugiere y no deben confundirse con la radiación cósmica de fondo, que es la radiación de microondas que plena el universo, vestigio del Big Bang.

Los rayos cósmicos fueron descubiertos hace algo más de un siglo, fueron detectadas en placas fotográficas puestas en balones y globos aerostáticos. Su número aumenta mientras más alto esté el detector. A tres kilómetros sobre la superficie de la Tierra el número de partículas es cuatro veces mayor. En un avión a 10 km la exposición es 100 veces mayor que en la superficie y en la Estación Espacial es 1000 veces mayor. La atmósfera sirve parcialmente de escudo porque las partículas chocan con las moléculas de oxígeno y nitrógeno y como resultado de las colisiones aparecen nuevas partículas que chocan a su vez con otras originando una cascada de partículas con menores energías.

Los rayos cósmicos y la atmósfera son un colisionador de partículas natural. Gracias a los productos de las reacciones sabemos que los rayos cósmicos son en su mayoría núcleos de hidrógeno, es decir, protones o núcleos de helio, aunque se detectan también núcleos de elementos más pesados. La primera evidencia de antimateria, el positrón, o antielectrón, se encontró en los rayos cósmicos, y en ese acelerador natural se descubrieron partículas subatómicas nuevas como el muón, cuando no se habían construido aceleradores.

Como acelerador natural los rayos cósmicos son mucho más poderosos que el más potente de los que ha construido la humanidad. La energía de un protón acelerado por el LHC es de 7TeV. Para hacernos una idea, esta es aproximadamente la energía de un mosquito en pleno vuelo. Mínima para los estándares humanos, pero concentrada en un solo protón. Los protones en un rayo cósmico pueden alcanzar energías de 300.000.000 TeV, es decir, la energía de una masa de 24 gr moviéndose a 2 metros por segundo pero en un solo