В 1943--1948 гг. в исследованиях на горе Арагац в Армении (высота 3200 м над уровнем моря), проведенных сотрудниками лаборатории под руководством братьев А.И. Алиханова и А.И. Алиханяна была обнаружена третья (протонная) компонента космических лучей и так называемые «узкие» ливни. Эти эксперименты, а также работы Д.В. Скобельцына, В.И. Векслера, Н.А. Добротина, Г.Т. Зацепина и др. на Памире заставили пересмотреть прежнее представление об электронно-фотонной природе космического излучения на высотах гор. Было окончательно установлено, что оно определяется ядерно-каскадными процессами, вызванными первичными космическими лучами в атмосфере.
В 1945 г А.И. Алихановым и А.И. Алиханяном была поставлена задача систематического исследования состава, а также определения знака заряда и спектра импульсов космических частиц на высоте гор. Для этой цели. на горе Арагац был сооружен первый магнитный спектрометр, в котором импульсы частиц измерялись по кривизне их траекторий в магнитном поле с помощью годоскопов газоразрядных счетчиков Гайгера--Мюллера малого диаметра. В последующие годы было создано еще несколько спектрометров (с максимальным измеримым импульсом до 100 ГэВ/с). Под магнитными спектрометрами располагались слои поглотителей, прослоенных годоскопами счетчиков (с 1952 г. вместо них стали использовать большие камеры Вильсона с пластинами плотного вещества), что давало возможность измерять пробеги частиц. Одновременное измерение импульса и пробега частицы (в случае, ионизационного торможения в поглотителе) позволяло определить ее массу.
С помощью магнитных спектрометров в потоке космических лучей на высоте 3200 м были обнаружены дейтроны (около 10% от потока протонов) и нейтроны с энергией до нескольких ГэВ. Были измерены спектры импульсов электронов и позитронов (до 2 ГэВ) и соотношение их интенсивностей, спектры протонов, дейтронов и мюонов вплоть до 20 ГэВ/с, определен положительный избыток мюонов. Были изучены процессы генерации протонов и пионов, образованных в различных мишенях, и измерены их спектры, определено сечение (n-p) взаимодействия при энергиях до нескольких ГэВ.
В первых работах с магнитными спектрометрами в результате переоценки их возможностей и погрешностей обработки было высказано неверное утверждение о существовании новых элементарных частиц (варитронов). Несмотря на ошибочность этого заключения, сама идея разнообразия и взаимопревращения различных элементарных частиц оказалась исключительно плодотворной и подтверждена всем дальнейшим развитием физики высоких энергий.
Изучение рассеяния мюонов в пластинах камеры Вильсона, расположенной под магнитным спектрометром, позволило доказать отсутствие аномального рассеяния, наблюденного некоторыми зарубежными авторами.
В 1956--1957 гг. были выполнены исследования состава и спектра импульсов космических лучей под землей на глубине 40 м водного эквивалента. Никаких других Частиц, отличных от мюонов, в эксперименте обнаружено не было. Сравнение наземного и подземного спектров мюонов подтвердило справедливость теории ионизационных потерь энергии в плотном веществе и отсутствие аномального рассеяния мюонов.