Wysokoenergetyczne cząstki pierwotnego promieniowania kosmicznego Jedna wysokoenergetyczna cząstka (zwykle proton) lub kwant promieniowania gamma o energii 1020 eV może spowodować powstanie w atmosferze wielkiego pęku atmosferycznego. Do powierzchni Ziemi dociera wówczas cała kaskada cząstek rozprzestrzeniona na dużym obszarze. Badając wielkość tego obszaru, rozkład energii i liczbę cząstek, można wnioskować o energii cząstki pierwotnej, która wywołała tę kaskadę.
Zakres energii cząstek promieniowania kosmicznego obejmuje aż 12 rzędów wielkości, od 109 eV do 1021 eV. Jego rozkład energetyczny jest nietermiczny i w przybliżeniu można opisać go funkcją potęgową. Charakterystyczne dodatkowe cechy tego rozkładu to tzw. „kolano”, czyli zmiana nachylenia widma potęgowego przy energii około 5x1015 eV, oraz spłaszczenie przy energii około 3x1018 eV. Ponadto, przy energii około 5x1019 eV, pojawia się tak zwany efekt GZK (od nazwisk fizyków Greisena, Zatsepina i Kuźmina). Przy tej energii widmo promieniowania kosmicznego powinno być zmodyfikowane wskutek oddziaływania z fotonami mikrofalowego promieniowania tła i utraty energii przez cząstki.