После первого полета В.Гесса 7 августа 1912 г., приведшего к открытию космических лучей, последовала большая серия экспериментов зарубежных и советских физиков, с несомненностью подтвердивших внеземное происхождение наблюдаемых частиц. В 20-е годы закрепился предложенный Р.Милликеном термин - "космические лучи", вытеснив другие применявшиеся тогда названия - "высотное излучение", "ультра-гамма излучение", "лучи Гесса".
   В 1927 г. Д.В.Скобельцын, исследуя с помощью камеры Вильсона эффект Комптона для g-квантов в магнитном поле, обнаружил появляющиеся время от времени на фотографиях частицы с релятивистской ионизацией, но практически не отклоняемые магнитным полем. Эти частицы, с энергиями, значительно превышающими энергию частиц, испускаемых при радиоактивности, естественно было приписать космическим лучам . Продолжая эксперименты, Скобельцын обнаружил (1929 г.), что подобные частицы появляются группами гораздо чаще, чем можно было ожидать в результате случайных совпадений. Это было первое наблюдение ливней, процессов множественного образования частиц.
   В последующие несколько лет был изобретен счетчик Гейгера-Мюллера, Бартлетом и Оккиалиани сконструирована управляемая камера Вильсона, открыты позитроны в составе космических лучей, а также выделены мягкая и жесткая компоненты. Но точная природа этих частиц и процессов, приводящих к их появлению, оставалась еще неизвестной.

   Начало работ по изучению космических лучей в ФИАНе тесно связано с именем С.И.Вавилова. В 1932 г. Вавилов возглавил физический отдел Физико-математического института, находившегося в Ленинграде и представлявшего на тот момент всю академическую физику. Вавилов собрал молодых исследователей, образовавших "группу атомного ядра", которую сам возглавил.