Les investigations du rayonnement cosmique font partie à la fois de la physique des particules élémentaires, de l'astrophysique, de l'environnement, de la
radioprotection et des techniques instrumentales liées à toutes ces disciplines.
L'évolution technique et scientifique actuelle met de plus en plus souvent l'homme et
le matériel dans des conditions d'exposition radiative quasipermanente (espace -
énergétique - milieu médical - applications industrielles). Le développement des
techniques de détection et la bonne connaissance des champs de rayonnement
représentent en général une base essentielle pour une radioprotection efficace et
préventive. Les études effectuées au cours de ce travail ont mis en évidence de
nombreux phénomènes tels que les cascades électromagnétiques ou l'effet
Tcherenkov. Les variations du rayonnement cosmique peuvent être évaluées avec un
télescope muonique et des détecteurs Tcherenkov à base d'eau. De plus, la détection
des particules les plus énergétiques du rayonnement cosmique peut être basée sur
l'enregistrement des photons Tcherenkov créés dans l'atmosphère. Ainsi, ces
nouvelles techniques jouent un rôle déterminant dans la recherche du spectre et la
composition du rayonnement cosmique primaire. Ce travail a permis l'utilisation de
différents codes Monte-Carlo pour simuler des cascades électromagnétiques et
hadroniques dans différents milieux (EGS4 et CORSIKA 5.62). La partie
“ utilisateur ” du code EGS4 a été complétée par l'effet Tcherenkov pour modéliser
cet effet dans l'eau et simuler la réponse d'un détecteur concret. Les résultats
obtenus ont permis d'estimer l'efficacité du télescope muonique développé à
l'université de Blagoevgrad en Bulgarie et des études expérimentales liées à ce
modèle ont servi à optimiser le fonctionnement du télescope muonique et donc à
améliorer ses performances. Différentes caractéristiques des grandes gerbes de l'air,
plus précisément la fonction de la distribution latérale du rayonnement Tcherenkov
ont été obtenues par le code CORSIKA 5.62. Une approximation analytique a été
trouvée. Une méthode basée à la fois sur la solution d'un problème inverse et sur
l'enregistrement des photons Tcherenkov a été proposée pour déterminer la
composition du rayonnement cosmique et pour estimer son spectre.