Les rayons cosmiques proviennent de l’espace et, au contact de l’atmosphère terrestre, génèrent une cascade de particules, dont des neutrons rapides.
Ces derniers ont la particularité d’interagir principalement avec les molécules d’eau. Lorsqu’ils entrent en contact avec l’eau du sol ou de la neige, une partie des neutrons rapides est absorbée et une autre est renvoyée dans l’air, perdant ainsi une partie de leur énergie initiale : des neutrons lents sont ainsi créés.
Une grande différence entre le nombre de neutrons rapides et lents implique une grande quantité d’eau et vice versa. Les neutrons rapides ayant suffisamment d’énergie pour pénétrer de nombreux cm dans le sol (mètres dans la neige), le chiffre donné est représentatif en profondeur. Les neutrons lents étant distribués sur de grandes distances, il est possible de contrôler la teneur en eau sur de vastes surfaces, environ 5 hectares au niveau de la mer, jusqu’à 30 hectares en altitude. Telle est, en résumé, la technologie CRNS.