Пи-мезоны, родившиеся в атмосфере, создают цепную реакцию распадов, генерируя 99% космических лучей на поверхности.

Высокоэнергичные космические лучи, в основном протоны, непрерывно бомбардируют верхние слои земной атмосферы со скоростями, близкими к скорости света. При столкновении с ядрами азота и кислорода на высоте 15–30 км эти частицы порождают ливни пи-мезонов (пионов) — нестабильных частиц, существующих всего около 26 наносекунд. Это явление было систематически изучено в 1930–1940-х годах благодаря развитию методов ядерной физики и созданию сцинтилляционных детекторов, позволивших регистрировать редкие события в верхней атмосфере. Пи-мезоны почти мгновенно распадаются, в основном рождая мюоны и нейтрино. Мюоны, в свою очередь, менее нестабильны (время жизни ~2,2 микросекунды) и способны достичь земной поверхности благодаря релятивистскому замедлению времени. Этот многоступенчатый каскад создаёт вторичный ливень заряженных частиц и нейтрино, который достигает земли и обеспечивает примерно 99% космического излучения на поверхности планеты. Первичные космические лучи составляют менее 1% от наблюдаемого фона. Практическое значение этого процесса огромно: космические мюоны служат естественным инструментом для томографии толстых объектов (например, внутренней структуры пирамид или реакторов) и используются в наземных экспериментах по поиску тёмной материи. Кроме того, это явление определяет фоновое радиационное воздействие на все живые организмы и компьютерные системы на Земле.