[요약] 일반적으로 100만eV 이상의 고에너지를 가진 입자들을 말한다.

에너지가 큰 입자. 즉 광속(光速)에 가까운 고속입자. 우주선(宇宙線)은 고에너지 입자를 포함하고 있으며 이들은 초신성(超新星)의 폭발이나 태양의 플레어 같은 항성(恒星)의 현상에 의해 가속되어 만들어진다. 우주에 있는 고에너지 입자는 전자·양성자·헬륨핵 기타 여러 가지 원자핵 등이며 전하(電荷)를 띠고 있다.

에너지의 값은 비교하는 대상에 따라 다르지만 전자에서는 약 1MeV(10⁶eV) 이상, 양성자에서는 약 1GeV(10⁸eV) 이상을 상대론적 입자라 하여 입자의 성질을 고찰할 때 상대론적으로 다룰 필요가 있다. 현재 우주선 중에는 10²¹eV 정도의 고에너지 입자도 발견되고 있다.

초신성이나 전파별(電波星)의 전파에는 비열적 복사(非熱的輻射)가 많은데, 이것은 고에너지 전자가 그 곳의 자기장과 작용하여 복사하는 싱크로트론 복사로 생각되고 있다. 고에너지 입자의 검출은 그 전리작용(電離作用)·형광작용·체렌코프 효과 등을 사용한 검출기에 의해 포착된다. 또 약 10¹²eV 이상에서는 공기 샤워의 관측에 의해 포착된다.