الأشعة الكونية جسيمات عالية الطاقة، منشؤها الفضاء الخارجي. ويعتقد العلماء أن هذه الأشعة تملأ درب اللبانة (اسم المجرة التي ننتمي إليها وتسمى أيضًا درب التبان)، وكذا المجرات الأخرى. وتتكون الأشعة الكونية من جسيمات تحت ذرية تحمل شحنة كهربائية، تمامًا مثل البروتونات والإلكترونات ونوى الذرات. وتتحرك هذه الجسيمات في الفضاء الخارجي بما يقارب سرعة الضوء ومقدارها 299,792 كم/ث.
يقيس الفيزيائيون طاقة الأشعة الكونية بوحدات تسمى إلكترونفولت (إف). وتتراوح طاقة معظم الأشعة الكونية بين بضعة ملايين إلكترونفولت (ماف) وبضعة بلايين إلكترونفولت (جاف).
والواقع أن بليون إلكترونفولت تضيء مصباحًا ببطارية لمدة جزء من مائة مليون جزء من الثانية تقريبًا. إلا أن بروتون أشعة كونية له هذه الطاقة، يستطيع أن يخترق صفيحة من الحديد سمكها نحو 60 سم.
تنشأ الأشعة الكونية من مصادر عديدة في الفضاء. ويعتقد العلماء أن النجوم المنفجرة المسماة السوبرنوفا،
والنجوم عالية الكثافة المسماة النبضات، تنتج كميات كبيرة من الأشعة الكونية. كما أن بعض الأشعة الكونية تنتجها الشمس. لكن الأشعة الكونية ذات الطاقة العالية جدًا هي فقط التي تستطيع اختراق الغلاف الجوي للأرض، وأقل من واحد في المليون من الأشعة المخترقة هو الذي يصل إلى سطح الأرض دون أن يصطدم بذرة في الهواء. وتؤدي هذه التصادمات إلى تحطيم كل من الشعاع الكوني والذرة، مولدًا فيضًا من الجسيمات تحت الذرية ذات الطاقة العالية. تصل بعض هذه الجسيمات بالفعل إلى سطح الأرض، بل إن منها ما يخترق الأرض إلى عمق كبير. يطلق على الأشعة الكونية التي تتولد في الفضاء الخارجي اسم الأشعة الكونية الأولية، بينما يطلق على الفيض المتولد في الغلاف الجوي اسم الأشعة الكونية الثانوية.
ويهتم العلماء بدراسة الأشعة الكونية، لأنها تمدنا بعينة من مادة انتقلت عبر الفضاء لملايين من السنين الضوئية. والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة، وهي تقريبا 9,46 تريليون كم. ولقد أتاحت أبحاث الأشعة الكونية للعلماء أن يعرفوا الكثير عن الظروف الفيزيائية في المناطق البعيدة عن المجموعة الشمسية.