大部分天然产生的μ子来源于宇宙射线。在初级宇宙射线（最初照射到地球上的宇宙射线）中，有大约89%是质子，这些质子来自宇宙深处，具有非常高的能量。这些质子与地球外围大气中的分子发生碰撞，产生π介子。π介子在经过一段相对较短（米量级）的距离后就衰变为μ子和中微子。高空观测表明大多数的μ子是在海平面15公里左右产生的，产生的μ子能量很高，它们几乎保持着原来质子的方向以接近光速的速度冲向地面。若根据经典力学的速度公式，以2.2微秒的平均寿命计算，产生的μ子运动的平均距离只有约660米，这样一来似乎只有极少数的μ