Изучение происхождения космических лучей и их распространения до Земли – одна из важнейших задач астрофизики. Исследования космических лучей являются одним из ведущих направлений в НИИЯФ МГУ. Основы этого направления были заложены Д.В. Скобельцыным и С.Н. Верновым - первыми директорами института – еще при его создании в сороковые годы двадцатого столетия.
Вопросы астрофизики космических лучей обращены к таким фундаментальным проблемам, как происхождение и природа материи, энергии и Вселенной.
Сотрудники НИИЯФ МГУ стали первыми, кто изобрел прибор для измерения энергии космических лучей - ионизационный калориметр (создан в 1957 году). С помощью прибора пионерские эксперименты в космосе проводились институтом на спутниках «Протон» с 1965 по 1969 годы. Вес прибора составлял более 10 тонн.
Прямые измерения космических лучей также проводились в НИИЯФ МГУ на высотных стратосферных аэростатах - MUBEE, RUNJOB, ATIC. Исследования космических лучей в области сверхвысоких энергий, где из-за низкой их интенсивности невозможны прямые измерения, проводятся методом анализа широких атмосферных ливней (ШАЛ), так называется каскад частиц, рожденный от взаимодействия космических лучей с атмосферой нашей Земли. Эти исследования на наземной установке ШАЛ МГУ привели к открытию излома в спектре космических лучей в 1958 году.
В настоящее время НИИЯФ МГУ проводит наземные измерения в области сверхвысоких энергий с помощью детекторов, регистрирующих черенковский свет от широких атмосферных ливней. Данные работы идут на расположенной вблизи озера Байкал установке Тунка, глубоководных нейтринных телескопах NEMO, ANTARES и KM3Net.
Измерения космических лучей проводились в Антарктиде с помощью детектора ATIC, установленного на стратосферном аэростате. Участники: Россия (прежде всего НИИЯФ МГУ), США, Китай, Корея, Германия
Установка Тунка, расположенная в Тункинской долине вблизи озера Байкал, предназначена для проведения наземных исследований космических лучей сверхвысоких энергий. Тунка представляет собой систему из множества оптических детекторов, размещённых на участке площадью 3 квадратных километра. Участники: Россия (прежде всего НИИЯФ МГУ), Германия, Италия
Оптический детектор Тунка работает безлунной ночью
Расположение установки Тунка
Нейтринный телескоп KM3Net должен стать крупнейшим детектором астрофизических нейтрино, во много раз превосходящим по объему ныне действующий проект ANTARES и NEMO. Размещение: дно Средиземного моря. Предназначение: регистрация астрофизических нейтрино, приходящих из различных объектов Вселенной - звезд, ядер Галактик, сверхновых. Участники: Италия, Франция, Германия, Греция, Ирландия, Кипр, Нидерланды, Румыния, Испания, Великобритания, Россия (НИИЯФ МГУ)
Основная подводная структура телескопа KM3Net с регистрирующими элементами детектора в процессе сборки
Электронные устройства, связывающие отдельные элементы телескопа KM3Net