为了深入开展宇宙射线的研究与探索，赫斯做了大量的实验工作，他曾在纽约恩派尔大厦的塔顶、在南美的旅行中、在太平洋上进行了一系列的研究工作。1934年，在奥地利科学院、柏林科学院以及纽约洛克菲勒研究所的大力支持下，赫斯在因斯布鲁克附近的高山上建立了研究站，开始了对海拔7000米以上的宇宙射线的研究工作。经过几十年的努力，他取得了令世人瞩目的成果。
我国的宇宙射线研究工作开展得比较晚，但发展得比较快。早在1953年，我国科学工作者在云南海拔3180米的高山上建起了观测站。1965年又将这个观测站迁移到云南东川，建在海拔3232米的高山之颠。在那里安装了大型的探测仪器--磁云室，为开展宇宙线的研究工作提供了有利的条件。
后来中国科学院高能物理研究所在西藏海拔5500米的高山上建起了新的观测站，使大型观测装置--乳胶室在世界屋脊上安了家。几十年来，我国物理学工作者在这个领域已经取得了许多重要成果。
在几十年的风风雨雨中，人们对宇宙线的研究与探索硕果累累，不仅陆续发现了众多的“天外来客”，如μ-粒子、μ1粒子、π粒子、π-粒子、π0粒子……而且对宇宙线有了更深的了解和认识。这些“天外来客”与天然放射性粒子相比，有着许多特别之处，主要表现在：
第一，宇宙线具有很高的能量，天然放射性粒子则相形见绌。如同用米来度量长度，用千克度量质量一样。度量宇宙线粒子的能量的大小，通常以电子伏作为单位。电子伏就是带有一个电子电量的粒子，经过电势差（电压）为l伏的电场时，粒子所获得的能量。宇宙线粒子的能量一般都在109电子伏以上，比太阳发出的可见光光子的能量高出几亿倍。这样高的能量人们还从来没有遇到过。近些年来，在研究中科学家们发现，在大气层的外面，存在着能量更高的宇宙线粒子，可达1021电子伏。在地球上，人们要想通过加速器获得这样高能量的粒子，从理论上计算，就要建造更大的加速器，但现有技术还不可能达到。以加速质子为例，要使质子的能量达到这样高的程度，其加速器的直径就要比地球的直径还要大。可见，宇宙射线实际上就是一个天然的高能量粒子源，它的粒子为人类开展高能物理、天体物理和宇宙现象的研究提供了所需要的超重型“炮弹”。
第二，宇宙线具有非常强的穿透本领，天然放射性粒子则望尘莫及。来自遥远星际的射线粒子，不仅能轻而易举地穿云破雾来到地球表面，而且它们还有足够的能量可以穿透1000米厚的坚硬地壳。实验中发现，在几千米深的水下，人们仍然能够观测到宇宙线的踪迹。有人曾做过这样的实验：在宇宙线前进的路上，垂直放入一块10厘米厚的铅板，结果只能挡住能量比较小的一些粒子，对于能量高的粒子则畅通无阻。通过铅板以后，粒子总数仅减少了三分之一。如果让剩下的三分之二粒子再穿过100厘米厚的铅板，仍然会有一半的粒子顺利过关。宇宙线的贯穿本领，是放射性的α粒子、β粒子，甚至包括γ光子无法相比的。
第三，宇宙线的密度很小，远不及天然放射源周围空间射线的密度。宇宙线在宇宙空间的分布非常稀疏。大量观测数据显示，在海平面上，射到每平方厘米上的宇宙线粒子，平均每分钟仅有15个；在高空，宇宙线粒子的数量虽然会大一些，但密度仍然很小。即使在包围地球的大气层的最上端，每分钟射到每平方厘米上的粒子数也不会超过60个。至于那些能量足够高的粒子，其数量就更少了。例如，射到地球大气层表面每平方米、能量超过106电子伏的粒子数，平均每小时大约只有1个；而能量在1015电子伏以上的粒子数就更少了，平均每年才有1个。因此，这些“天外来客”尽管具有很高的能量和异乎寻常的贯穿本领，但由于数量稀少，又有厚厚的大气层这一天然屏障，对于生活在地球上的人来说，不用担心有什么危害，它们的影响是微不足道的。
但是，对于从事高空飞行的人员，特别是宇宙航行人员来说，情况就不同了。那里的宇宙线粒子不仅能量高，而且数量也比较大，对于宇航员会产生辐射损伤。做好预防，减少伤害，在宇宙飞行中是一件要认真对待的事情。