Le rayonnement cosmique primaire est constitué d’un mélange de protons de haute énergie (~ 87%), de particules alpha (~ 11%), d’électrons de haute énergie (~ 1%) et d’une trace de noyaux plus lourds (~ 1%). L’énergie de ces particules se situe entre 10 8 eV et 10 20 eV. Une très petite fraction est constituée de particules stables d’ antimatière , telles que des positons ou des antiprotons . La nature précise de cette fraction restante est un domaine de recherche active.
Par la suite, un grand nombre de particules secondaires , en particulier des neutrons et des pions chargés, sont produits à la suite des interactions entre les particules primaires et l’atmosphère terrestre. Les rayons cosmiques interagissent avec les noyaux de l’atmosphère et produisent également des neutrons de haute énergie . Selon l’UNSCEAR, la fluidité des neutrons est de 0,0123 cm -2 s –1 au niveau de la mer pour une latitude géomagnétique de 45 N. Sur cette base, la dose annuelle effective des neutrons au niveau de la mer et à 50 degrés de latitude est estimée à 0,08 mSv(8 mrem). Il convient de noter qu’à proximité d’objets plus gros et plus lourds, par exemple des bâtiments ou des navires, le flux neutronique mesure plus haut. Cet effet est connu sous le nom de «signature de neutrons induits par les rayons cosmiques» ou « effet de navire » car il a été détecté pour la première fois avec des navires en mer. Les rayons cosmiques créent des douches dans l’atmosphère qui incluent un large spectre de neutrons secondaires, de muons et de protons. Les neutrons secondaires peuvent être d’une énergie très élevée et peuvent induire des événements de spallation dans les matériaux au niveau du sol. Par conséquent, à proximité d’objets plus gros et plus lourds, ces multiples neutrons produits lors d’événements de spallation sont appelés neutrons à «effet navire» .
