Die primäre kosmische Strahlung besteht aus einer Mischung von hochenergetischen Protonen (~ 87%), Alpha-Teilchen (~ 11%), hochenergetischen Elektronen (~ 1%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). Die Energie dieser Partikel liegt zwischen 10 8 eV und 10 20 eV. Ein sehr kleiner Anteil sind stabile Antimaterieteilchen wie Positronen oder Antiprotonen . Die genaue Natur dieser verbleibenden Fraktion ist ein Bereich der aktiven Forschung.
In der Folge entstehen durch Wechselwirkungen zwischen Primärpartikeln und der Erdatmosphäre eine Vielzahl von Sekundärpartikeln , insbesondere Neutronen und geladene Pionen . Kosmische Strahlung interagiert mit Kernen in der Atmosphäre und erzeugt auch energiereiche Neutronen . Laut UNSCEAR beträgt die Fluenz von Neutronen 0,0123 cm –2 s –1 auf Meereshöhe bei einem geomagnetischen Breitengrad von 45 N. Basierend auf diesen Angaben wird die effektive jährliche Dosis von Neutronen auf Meereshöhe und bei einem Breitengrad von 50 Grad auf 0,08 mSv geschätzt(8 mrem). Bemerkenswerterweise ist der Neutronenfluss in der Nähe größerer schwerer Objekte, z. B. von Gebäuden oder Schiffen, höher. Dieser Effekt wird als „kosmisch strahleninduzierte Neutronensignatur“ oder “ Schiffseffekt “ bezeichnet, da er erstmals bei Schiffen auf See festgestellt wurde. Kosmische Strahlen erzeugen Schauer in der Atmosphäre, die ein breites Spektrum an sekundären Neutronen, Myonen und Protonen umfassen. Die sekundären Neutronen können sehr energiereich sein und in bodennahen Materialien Abplatzungen hervorrufen. In der Nähe größerer schwererer Objekte werden diese bei Spallationsereignissen erzeugten Mehrfachneutronen daher als „Schiffseffekt“ -Neutronen bezeichnet .
