自從奧格爾發(fā)現(xiàn)了廣延空氣簇射時(shí)起，科學(xué)家們就在世界各地的一些荒涼不毛之地建造了越來(lái)越大的探測(cè)器陣列。但直到20世紀(jì)60年代初，還沒(méi)有專門為探索能量超過(guò)1017eV的最高能粒子的起源建造足夠大的陣列。麻省技術(shù)研究所羅西（Bruno Benedetto Rossi，1905-1993）研究組，在用閃爍探測(cè)器測(cè)量空氣簇射的技術(shù)上作出重要貢獻(xiàn)。
林斯利（John Linsley，1925-2002）（左圖）領(lǐng)導(dǎo)的研究組在新墨西哥州遙遠(yuǎn)的火山牧場(chǎng)區(qū)（Volcano Ranch）建造和操作著這個(gè)新的陣列。第一套巨型陣列由19臺(tái)探測(cè)器組成，每臺(tái)的面積是33平方米，分布在8平方公里面積的地面上。火山牧場(chǎng)陣列運(yùn)行了3年，搜集到能量高于1018eV的簇射1000次，為有關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)作出了基本貢獻(xiàn)。
林斯利通過(guò)他的陣列還獲得了一項(xiàng)和各向同性結(jié)果同樣重要，但更激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。1962年的一天有個(gè)特別的空氣簇射降臨到陣列上，廣闊分布的探測(cè)器探測(cè)到很大數(shù)量的簇射粒子。一般典型的簇射只有四五個(gè)探測(cè)器記錄下粒子通過(guò)，而這個(gè)特別的簇射有15個(gè)探測(cè)器作出記錄，粒子數(shù)比通常的簇射多得多。詳細(xì)分析之后得出的結(jié)論是，這次簇射是由一個(gè)能量超過(guò)1020eV的宇宙射線粒子激發(fā)出來(lái)的，它是那時(shí)觀測(cè)到的具有最高能量的粒子，它比用奧格爾的先驅(qū)空氣簇射實(shí)驗(yàn)探測(cè)到的粒子的能量大100,000倍。這個(gè)結(jié)果發(fā)表在《物理學(xué)評(píng)論通訊》(1963年)上，引起了廣泛的關(guān)注。這個(gè)宇宙射線粒子的奇異本性于3年之后，其重大意義顯得更加突出。人們認(rèn)識(shí)到，這樣巨大能量的宇宙射線將同大爆炸火球遺留下來(lái)的冷卻輻射發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。
建在東京以西200公里明野（Akeno）地區(qū)的巨型空氣簇射陣列AGASA （Akeno Giant Air Shower Array）（右圖）由小到大，面積從1984年的1平方公里至20平方公里，到1991年的100平方公里，觀測(cè)站在視野和重要性方面也由小變大。100平方公里的巨型陣列使用了111個(gè)塑料閃爍探測(cè)器，用來(lái)測(cè)量到達(dá)地面的空氣簇射，天頂角(zenith angle)約涵蓋至45度。另外還有27個(gè)混凝土覆蓋著的附加探測(cè)器，為測(cè)量簇射產(chǎn)生的貫穿力很強(qiáng)的μ子成分而建造。每個(gè)探測(cè)器都用光纖與中心數(shù)據(jù)收集站連結(jié)起來(lái)。
當(dāng)宇宙射線粒子穿過(guò)空間時(shí)，會(huì)同充滿整個(gè)宇宙的低能質(zhì)子相碰撞，從而損失能量。按照愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，來(lái)自銀河系以外、到達(dá)地球的宇宙射線，將遇到如此之多的減能碰撞，以至于它們最大可能的能量為5×1019電子伏，這個(gè)數(shù)值被稱為GZK極限。1994年，AGASA和俄羅斯西伯利亞?wèn)|部的雅庫(kù)次克研究小組分別報(bào)告探測(cè)到了 2 x 1020 電子伏特的宇宙射線。這一能量超過(guò)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室Tevatron加速器可以加速的質(zhì)子能量的1億倍。
1995-2005年，AGASA多次探測(cè)到超過(guò)GZK極限的宇宙射線。理論上它們僅能來(lái)自銀河系，但天文學(xué)家在銀河系卻未曾發(fā)現(xiàn)這種宇宙射線源。一種可能是AGASA的測(cè)量結(jié)果有誤，另一種可能性則是狹義相對(duì)論錯(cuò)了。
一個(gè)龐大的國(guó)際合作項(xiàng)目Auger Project將取代AGASA的地位，它將分別于南美洲的阿根廷及北美洲的美國(guó)猶他州各建立一個(gè)面積約5000平方公里的地面陣列，并將在陣列中加入數(shù)個(gè)類似HiRes的熒光探測(cè)器。Auger試圖以混合地面陣列與大氣熒光兩種探測(cè)器的方式，了解兩種探測(cè)器的差異，互相校正能量定標(biāo)，解決AGASA與Fly's Eye的沖突。HiRes與SLAC(Standard Linear Accelerator Center)現(xiàn)正聯(lián)手研究空氣在不同氣壓、成份下的熒光效率，對(duì)HiRes能量定標(biāo)的問(wèn)題會(huì)有很大的幫助。
中國(guó)科學(xué)家在宇宙線觀測(cè)領(lǐng)域取得了許多重要成果。上個(gè)世紀(jì)50年代初，何澤慧等人研制出作為宇宙射線測(cè)量器的核乳膠，使中國(guó)成為當(dāng)時(shí)世界上少數(shù)幾個(gè)能生產(chǎn)核乳膠的國(guó)家之一。
1954年，在海拔3200米的云南落雪山建造了中國(guó)第一個(gè)高山宇宙線實(shí)驗(yàn)室——云南東川站，至1957年，搜集到700多個(gè)奇異粒子事例。1958～1965年，設(shè)計(jì)制造了大云霧室。1972年在這套裝置上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)質(zhì)量約為質(zhì)子質(zhì)量10倍的可能是重粒子的事例。
1977年在西藏甘巴拉山5500米高度處建立了世界上最高的高山乳膠室，設(shè)立了大規(guī)模的乳膠室陣列（左圖）。
1995年高能所和北京天文臺(tái)合作在海拔960米的北京興隆觀測(cè)站（右圖）建有兩套甚高能γ-射線望遠(yuǎn)鏡。每套由三個(gè)口徑1.5米的聚光鏡同軸組成，每個(gè)聚光鏡的焦面上有一個(gè)光電倍增管，用以探測(cè)切倫科夫輻射而間接探測(cè)γ-射線源。
海拔4300米的西藏羊八井宇宙線觀測(cè)站1989年開(kāi)始建設(shè)，1990年正式建成。它是北半球最高，也是當(dāng)今世界上有效常年觀測(cè)站中海拔最高、最有活力和前景的一個(gè)宇宙線觀測(cè)站。它是北半球最高，也是當(dāng)今世界上有效常年觀測(cè)站中海拔最高、最有活力和前景的一個(gè)宇宙線觀測(cè)站。它是北半球最高，也是當(dāng)今世界上有效常年觀測(cè)站中海拔最高、最有活力和前景的一個(gè)宇宙線觀測(cè)站。它是北半球最高，也是當(dāng)今世界上有效常年觀測(cè)站中海拔最高、最有活力和前景的一個(gè)宇宙線觀測(cè)站。它是北半球最高，也是當(dāng)今世界上有效常年觀測(cè)站中海拔最高、最有活力和前景的一個(gè)宇宙線觀測(cè)站。中日合作建設(shè)了廣延大氣簇射陣列（下圖），并不斷擴(kuò)展。1998年起開(kāi)展中意合作，建設(shè)全覆蓋阻性板探測(cè)器（右圖）。
日本乘鞍山宇宙線觀測(cè)站（Norikura Observatory）建于1953年，海拔2770米，1976年起屬于日本東京大學(xué)宇宙線研究所（ICRR）。
1995年，開(kāi)始了建立新天文臺(tái)的皮埃爾.奧格計(jì)劃（左圖），該天文臺(tái)以1938年首次觀測(cè)到“持續(xù)空氣簇射”的法國(guó)物理學(xué)家皮埃爾·奧格命名，是世界最大宇宙射線天文臺(tái)，由美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家管理，建在阿根廷的馬拉圭地區(qū)。參與計(jì)劃的250名科學(xué)家來(lái)自十多個(gè)國(guó)家。
該探測(cè)陣列由間隔為1.5公里的探測(cè)器、太陽(yáng)能電池板和無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的天線組成，最終將建成1600個(gè)地面探測(cè)器，每一個(gè)都裝了12噸水（下圖），總占地3000平方公里。而頭100個(gè)探測(cè)器觀測(cè)和調(diào)查地球的南部天空。巨大的陣列將探測(cè)大量的甚高能宇宙線，追蹤高能宇宙線源，了解宇宙的起源和演變。
2003年10月，第100個(gè)地面探測(cè)器安裝完畢后，這個(gè)世界最大的宇宙射線簇射裝置開(kāi)始投入運(yùn)行，這將有助于揭示整個(gè)宇宙最令人困惑的謎題——超高能地外基本粒子的起源之謎。超高能宇宙射線是極為少見(jiàn)的。在兩平方公里內(nèi)，每年只有一次高能宇宙射線撞擊地球大氣。
該天文臺(tái)發(fā)言人、英國(guó)利茲大學(xué)物理學(xué)教授沃森說(shuō)：“宇宙如何產(chǎn)生將微小粒子加速到這么高能量的條件，通過(guò)跟蹤這些超高能粒子找到其起源，將能回答上述問(wèn)題?！笨茖W(xué)理論能解釋低能和中能宇宙射線，但這種少見(jiàn)的高能宇宙射線仍是一個(gè)不解之謎。與沃森一起提出建造皮埃爾·奧格天文臺(tái)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者克羅寧說(shuō)：“這些高能宇宙射線是宇宙極端事件的‘使者’，對(duì)它們的觀測(cè)極有可能取得多項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)?！?/P>
每天都有大量能量較低的宇宙射線像暴雨一樣傾瀉在地球上，而一條1020電子伏的超高能宇宙射線能導(dǎo)致10到20平方公里范圍內(nèi)1000億個(gè)粒子的“雪崩”，只是這種異常高能的宇宙粒子非常稀少，在一塊足球場(chǎng)大的區(qū)域里，平均每一百年只能接收到一個(gè)。科學(xué)家在方圓3000平方公里的區(qū)域里建造數(shù)以百計(jì)的探測(cè)器，是希望每年能夠觀察到50個(gè)左右的超高能宇宙粒子。阿根廷的馬拉圭地區(qū)人煙稀少，空氣清潔，海拔較高，是設(shè)置探測(cè)器的理想場(chǎng)所。
研究超高能宇宙粒子除了有助于解答物理學(xué)和宇宙學(xué)的一些重大基礎(chǔ)問(wèn)題外，還可能促進(jìn)新型能源的誕生。電子的發(fā)現(xiàn)曾對(duì)催生電力工業(yè)起到至關(guān)重要的作用，超高能宇宙粒子的強(qiáng)大能量也有可能為人類造福。
20世紀(jì)60年代，澳大利亞科學(xué)家在新南威爾士州納拉伯瑞（Narrabri）附近的皮利加（Pilliga）國(guó)家森林，建造了悉尼大學(xué)巨空氣簇射記錄器SUGAR（Sydney University Giant Air Shower Recorder）陣列宇宙射線觀測(cè)臺(tái)，地面覆蓋面積100平方公里。由麥克庫(kù)斯克爾（Brian McCusker）及其同事們建造的。SUGAR陣列中的54個(gè)站每一個(gè)由埋在土壤下2米深處的兩個(gè)閃爍探測(cè)器構(gòu)成。因?yàn)槁裨诘叵?，所以探測(cè)器對(duì)空氣簇射中的貫穿成分μ子較敏感。這就意味著，陣列整體對(duì)數(shù)量較多而興趣較小的低能宇宙射線所產(chǎn)生的空氣簇射并不敏感。
以往的陣列都采用電纜把每個(gè)探測(cè)器連結(jié)起來(lái)通向中心數(shù)據(jù)收集站。在皮利加國(guó)家森林的復(fù)雜地形上，采用這種辦法通過(guò)遙遠(yuǎn)的距離很不實(shí)際。悉尼科學(xué)家利用精巧的電子技術(shù)，把54臺(tái)探測(cè)器的數(shù)據(jù)都適時(shí)錄在磁帶記錄器上，通過(guò)來(lái)自中心站的無(wú)線電信號(hào)使每個(gè)探測(cè)站的時(shí)鐘都保持同步。SUGAR陣列通過(guò)精確測(cè)量簇射到達(dá)廣泛分布在各站的探測(cè)器的時(shí)間，來(lái)測(cè)定簇射的到達(dá)方向，各站時(shí)鐘的同步精度必須優(yōu)于一億分之五秒，這在當(dāng)時(shí)是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。SUGAR從1968年起完整地積累了11年的測(cè)量數(shù)據(jù)，它是在南半球建成的具有觀測(cè)研究能量高于1017eV宇宙射線能力的惟一陣列。在它的成果中，留下了一個(gè)關(guān)于大麥哲倫云中宇宙射線源的誘人信息。
SUGAR陣列附近建有若干個(gè)天文臺(tái)，其中包括英澳望遠(yuǎn)鏡天文臺(tái)以及澳大利亞望遠(yuǎn)鏡的前身天文臺(tái)等。
