宇宙線是來自宇宙空間的高能帶電粒子流的總稱，包括以質(zhì)子為主的各類元素的原子核，以及大約只有原子核總數(shù)的1％左右的少量高能電子。能夠到達(dá)地球附近的初級宇宙線能量跨度很大，不同的能量反映了不同的起源。太陽宇宙線的能量最低，大約以10 GeV作為起點(diǎn)，從100 GeV 到1017 eV 的宇宙線主要起源于銀河系內(nèi)，而能量高于1017 eV的宇宙線，主要來自于銀河系外的廣垠宇宙。
自1911年亥斯（Hess）發(fā)現(xiàn)宇宙線以來，各國的科學(xué)家對宇宙線的研究已接近100年。
初級宇宙線粒子進(jìn)入地球大氣，與空氣中的物質(zhì)發(fā)生多次相互作用，會(huì)產(chǎn)生廣延空氣簇射，一個(gè)原初質(zhì)子會(huì)產(chǎn)生上百萬個(gè)電子和其他次級粒子，用高山和地面的探測器探測和研究這些次級粒子，形成了研究相互作用規(guī)律的宇宙線高能物理研究、以及研究初級宇宙線能量和方向分布從而推斷其起源的宇宙線天體物理研究?！ ?/p>
近代的宇宙線物理的研究范圍擴(kuò)大到來自宇宙空間的中微子和高能伽馬射線，與粒子天體物理、高能天文觀測形成了難以分割的交叉學(xué)科分支。
我所的宇宙線研究始于1951 年，是建國初期最早建立起來的物理學(xué)研究課題之一，至今已有50多年的歷史，大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段，基本上可以代表我國宇宙線物理研究的發(fā)展進(jìn)程：
?。?）以大云室為代表的宇宙線超高能相互作用研究，以1972年云南站測到的一個(gè)可能的重質(zhì)量粒子為代表，獲得了1978 年全國科學(xué)大會(huì)重大成果獎(jiǎng)，1987年全國自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
?。?）以利用我國西藏的獨(dú)特地理優(yōu)勢建設(shè)的甘巴拉山高山乳膠室和羊八井廣延空氣簇射陣列（中日合作）等地面類實(shí)驗(yàn)裝置為代表的宇宙線物理研究，發(fā)表了一系列有科學(xué)價(jià)值的文章，獲多個(gè)院部級獎(jiǎng)，取得的重要成果曾發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志2006年314卷上。
?。?）引進(jìn)了國外衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，開拓了高能天體物理研究的新方向，發(fā)展了高空氣球觀測手段和空間高能天文探測儀器，填補(bǔ)了空間高能天文觀測的空白，以神舟號飛船宇宙伽馬暴的成功觀測為代表，取得的成果獲得了國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。
前排左二為蕭健先生
于1951年成立的宇宙線組，后演變?yōu)橛钪婢€室，已故的著名科學(xué)家、核工業(yè)部部長王淦昌院士，高能所所長張文裕院士，從海外歸國的蕭健院士，曾先后擔(dān)任過組或室的領(lǐng)導(dǎo)。呂敏院士、于敏院士等許多核物理學(xué)家早年都參加過宇宙線研究，并始終支持這一事業(yè)。多年來，宇宙線室的研究工作始終受到例如何澤慧院士、何祚庥院士等許多物理學(xué)家的關(guān)心和支持。1997年被中國科學(xué)院正式接納為“宇宙線和高能天體物理” 院級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2002年更名為“粒子天體物理” 院級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?！?/p>
實(shí)驗(yàn)室為院、所等多個(gè)部門培養(yǎng)輸送了干部，出現(xiàn)了李惕碚院士、顧逸東院士等新一代的學(xué)科帶頭人。幾十年來，一代代的宇宙線研究人員為我國的宇宙線研究的發(fā)展付出了努力，使我國的宇宙線研究有了長足的進(jìn)步?！ ?/p>
經(jīng)歷了改革開放，科技創(chuàng)新的大好形勢的洗禮，近年來高能所的宇宙線研究正步入一個(gè)新階段，以空間X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡為代表的空間高能天文專用衛(wèi)星即將立項(xiàng)，必將為我國空間高能天文觀測和黑洞物理帶來豐碩成果。中意合作的羊八井-ARGO實(shí)驗(yàn)的建成和中日合作羊八井空氣簇射陣列的繼續(xù)和擴(kuò)建，亦將為我國的宇宙線物理研究寫下新的篇章。
高能所宇宙線研究早期代表性成果：
1、 1954年在海拔3200米云南落雪山建成宇宙線實(shí)驗(yàn)室。首先用一臺50cm x 50cm x 25cm多板云室和一臺安放在7000高斯磁場中的30cm x 30cm x 8cm云室，進(jìn)行電子簇射，奇異粒子和100GeV以上能區(qū)核作用研究。下圖左為云海之上的高山實(shí)驗(yàn)室，中為多板室得到的電磁簇射，右為磁云室得到的奇異粒子（K介子）。
2、 1957年我國參加在莫斯科杜布納成立聯(lián)合核子研究所，主要用10GeV質(zhì)子加速器（當(dāng)時(shí)能量世界第一）。王淦昌出任副所長，王先生帶領(lǐng)我國和蘇聯(lián)等國學(xué)者研制一臺24升丙烷氣泡室，研究在泡室中的核作用，發(fā)現(xiàn)了反希格馬負(fù)超子。
1960年物理學(xué)報(bào)發(fā)表他們的事例分析，右圖示在O點(diǎn)產(chǎn)生核作用產(chǎn)生很多次級粒子，其中OA為反希格馬負(fù)超子，它在A點(diǎn)衰變?yōu)楹头粗凶?，又湮滅，B點(diǎn)呈現(xiàn)的湮滅星。反希格馬負(fù)超子的發(fā)現(xiàn)是聯(lián)合所僅有的有國際影響的物理工作。1982年獲得我國國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（粒子物理學(xué)僅有的一項(xiàng)）。此外，還開展了將加速器粒子照射的乳膠疊和氣泡室照片在國內(nèi)分析的研究工作。
3、 1956年我國決定參加1957年國際地球物理年的科學(xué)觀測。在蕭健先生領(lǐng)導(dǎo)下研制μ子望遠(yuǎn)鏡和中子堆1957年7月 1日前安裝在北京白家疃和云南落雪山兩個(gè)站上，進(jìn)行宇宙線強(qiáng)度的長期觀測。
1958年國家準(zhǔn)備發(fā)射衛(wèi)星，蕭健先生領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)小組研制衛(wèi)星上的宇宙線探測器。
4、 1958年建造大云室組，1965年調(diào)試基本完成，1971年開始研究工作。得到一個(gè)質(zhì)量大于12GeV可能的重粒子事例。
右圖為事例照片，其中左邊為全景，通過測量各條徑跡在磁場中的偏轉(zhuǎn)測它的動(dòng)量；
右邊之照中心區(qū)域，可通過數(shù)個(gè)2條徑跡的水珠數(shù)測它的電離。
對事例中三條徑跡的測量分析表明，左邊一條為6.6GeV的，其余兩條徑跡動(dòng)量都高過最大可測動(dòng)（48GeV），而右邊一條電離低，僅約為左徑跡的三分之二，從而可判斷它的速度，結(jié)合其動(dòng)量值就能計(jì)算出它的質(zhì)量大于12GeV，它還有千分之2的幾率是質(zhì)子，是一個(gè)可能的重粒子事例。
用大云室還作了測量宇宙線中的反質(zhì)子流強(qiáng)，在水平方向?qū)ふ抑亓Ｗ拥妊芯抗ぷ?。還用大磁場構(gòu)成磁譜儀測量高山μ子動(dòng)量譜。
