Siendo partículas cargadas, al propagarse por el espacio son desviadas por campos magnéticos en la Galaxia, de manera que su dirección de arribo no corresponde con el objeto de origen. A casi un siglo de su descubrimiento, el origen de los rayos cósmicos sigue siendo uno de los mayores enigmas de la astrofísica. Una de las llaves para resolver este misterio son las fuentes celestes de rayos γ. La producción de rayos γ requiere la de partículas cargadas de alta energía, por lo que se las fuentes celestes de rayos γ deben coincidir con las fuentes de los rayos cósmicos.

Los rayos cósmicos generan también cascadas atmosféricas, pero de un tipo distinto, denominado cascada hadrónicas. Los rayos cósmicos son en su mayoría protones, los cuales se clasifican como hadrones (siendo un hadrón una partícula formada por quarks). Los protones de alta energía tienen reacciones más complicadas en la atmófera. Al chocar con un núcleo atmosférico (nitrógeno u oxígeno) producen piones neutros y cargados (los piones son hadrones formados por dos quarks). Los piones son partículas muy inestables que rápidamente dan lugar a partículas más estables. Los piones cargados (π^-, π⁺) producen muones y electrones, mientras que los piones neutros dan lugar a fotones (π⁰ → γ + γ), por lo que las cascadas hadrónicas contienen una mayor variedad de partículas que las electromagnéticas.

Las cascadas atmosféricas se desarrollan hasta que las partículas de la misma no tienen la energía suficiente para producir las reacciones necesarias, lo cual sucede a unas decenas de MeV (1 MeV = 1 000 000 eV). Si la cascada fue originada por un fotón de 1 TeV (1 000 000 MeV) la cascada dejará de crecer a unos 5 o 6 km de altura, punto donde alcanza su desarrollo máximo. Las cascadas tienen también un desarrollo lateral, de manera que las partículas de la misma caen en una zona con dimensiones de unos 100 metros, dependiendo de la energía del rayo γ o cósmico original.

El alto índice de refracción del agua garantiza que prácticamente todas las partículas de la cascada emiten este tipo de luz. HAWC ha sido concebido como un detector situado a una gran altitud, de manera que va a estar lo más cerca posible del máximo desarrollo de las cascadas atmosféricas. El área del observatorio es tal que prácticamente todas las partículas de la cascada caen dentro del reservorio, mientras que la profundidad es suficiente para garantizar que las partículas conviertan su energía en luz Cherenkov. El agua debe ser transparente para que la luz Cherenkov no se pierda antes de llegar a los fototubos.

Los detectores de rayos γ requieren distinguir estos de los rayos cósmicos, los cuales forman una especie de ruido de fondo ante el cual requerimos ver la señal de la fuente celeste. Por ello es importante poder diferenciar entre los dos tipos de cascadas. La discriminación entre cascadas electromagnéticas y hadrónicas se hace mediante la detección de muones (presentes solamente en las cascadas hadrónicas) y el reconocimiento de patrones, siendo las cascadas hadrónicas más disgregadas que las electromagnéticas. Cada fototubo se aisla de los demás, ya sea mediante cortinas o poniéndolos en tanques individuales, de manera que un electrón sólo "ilumina" un fototubo. Los muones son partículas mucho más penetrantes, capaces de "iluminar" varias celdas contiguas, lo cual provee un método de diferenciar entre cascadas electromagnéticas y hadrónicas.