[8]Analityczne rozwiązanie problemu wielu propagujących cząstek jest niemożliwe. W Mechanice Klasycznej nawet problem trzech ciał nie ma jednoznacznego rozwiązania. Aby poradzić sobie z tym problemem korzystamy z metod numerycznych. Znajomość analitycznej postaci trajektorii staje się zbędna gdyż znając równania ruchu możemy propagować wiele cząstek i w ten sposób wyznaczyć ich trajektorie. Niestety ograniczeniem jest tu moc obliczeniowa komputerów, w chwili obecnej niektóre obliczenia mogłyby trwać wiele setek lat. Pomocne wtedy stają się programy symulujące oparte na metodach Monte Carlo. Metodami Monte Carlo nazywamy wszelkie metody wykorzystujące sekwencje liczb pseudo-losowych. Możemy np. eksperymentalnie określić prawdopodobieństwo zajścia pewnych procesów. Następnie podczas symulacji przy pomocy liczb pseudo-losowych będziemy określać czy dane zjawisko miało miejsce. Należy też zauważyć że samo promieniowanie ma charakter przypadkowy np. rozpady promieniotwórcze. Z tego względu metody Monte Carlo są naturalnym sposobem rozwiązywania problemów związanych z promieniowaniem.
Procesy zachodzące podczas propagacji promieniowania przez materię opisane są przez różnorodne modele fizyczne. Wynika to między innymi z tego, iż często rządzą nimi różne oddziaływania (np. promieniowanie Czerenkowa - oddziaływanie elektromagnetyczne, rozpraszanie neutronów na protonach - oddziaływanie silne). Aby program symulujący propagację cząstek przez materię poprawnie wykonywał swoje zadania, musi zawierać te wszystkie modele. Musi także zawierać przekroje czynne określające prawdopodobieństwa zajścia określonych procesów. Dzięki temu będzie w stanie symulować zachowanie się promieniowania nawet w złożonych ośrodkach.
We współczesnej fizyce wysokich energii wiele eksperymentów wymaga konstrukcji bardzo kosztownych detektorów promieniowania. Z tego względu bardzo istotna stała się optymalizacja tych konstrukcji. Do tego celu świetnie nadają się programy symulujące. Dzięki nim możemy określić jak promieniowanie będzie oddziaływać z detektorem. Przy czym istotne jest nie tylko oddziaływanie z właściwym układem detekcyjnym, a więc rejestrowanie cząstek, ale także oddziaływanie z innymi elementami konstrukcyjnymi. Jeśliby miały tam wystąpić niepożądane efekty będziemy mogli je zminimalizować lub uwzględnić w analizie danych otrzymywanych z detektora. Poniżej jeden z większych detektorów:
We współczesnych eksperymentach uzyskuje się ogromne ilości danych, do zbierania i obróbki których niezbędne jest specjalne oprogramowanie. Do prawidłowego zaprojektowania i wykonania takiego oprogramowania niezbędne jest testowanie, a więc potrzebne są dane które mają być uzyskane w wyniku przygotowywanego eksperymentu. Z pomocą systemów symulacyjnych można wygenerować dane, analogiczne do tych uzyskiwanych w prawdziwym eksperymencie, które posłużą do testowania aplikacji zajmujących się przechowywaniem i obróbką danych. [9]
Wreszcie oprogramowanie to może okazać się pomocne przy analizie i opracowywaniu modeli fizycznych, opisujących oddziaływanie między cząstkami. Implementując interesujące nas modele możemy je wykorzystać do symulacji różnych procesów a następnie porównując wyniki eksperymentów i symulacji jesteśmy wstanie zweryfikować naszą wiedzę. Dokładne poznanie praw rządzących tymi oddziaływaniami jest istotne w wielu dziedzinach nauki.
Oprogramowanie stworzone z myślą o eksperymentach fizyki wysokich energii znalazło już zastosowanie w innych dziedzinach nauki związanych z promieniowaniem a przede wszystkim w astronautyce i medycynie. Większość sond kosmicznych musi działać przez wiele lat bez szans na jakiekolwiek zabiegi konserwacyjne. Jest więc bardzo ważne by znać dokładnie wpływ promieniowania kosmicznego na elektronikę i inne elementy tych urządzeń. Znając ten wpływ można się zabezpieczyć przed jego skutkami. [10]
W obecnych czasach jedną z metod leczenia nowotworów jest ich niszczenie przy użyciu promieniowania. Chcemy jednak by przy okazji zniszczenia nowotworu nie uległy zniszczeniu ważne organy ciała pacjenta. Ponieważ ciało człowieka jest ośrodkiem wysoce anizotropowym problem ten nie jest trywialny. Wielką pomocą mogą być systemy symulujące propagację promieniowania przez materię. W połączeniu z tomografią komputerową można by określić dokładną mapę pacjenta i wyznaczyć dokładne dawki promieniowania otrzymane przez poszczególne organy. Znajomość tych dawek jest zaś kluczowa dla prawidłowego leczenia. [11]