ðây là phương pháp dùng để mơ phỏng sự tương tác của các photon, neutron
với nhau hay là với mơi trường. Các mơ hình tự nhiên được mơ phỏng dựa trên các lý thuyết ñộng lực học cần thiết theo yêu cầu của hệ.
Trong q trình mơ phỏng một photon hoặc electron được xem như “hạt” ñược sinh ra từ một nguồn bao gồm năng lượng ban đầu, vị trí tương tác, góc tán xạ… trên cơ sở của các tương tác vật lý, bảng tiết diện mở rộng và số giả ngẫu nhiên. Một hạt
ñược tạo ra bằng cách lấy mẫu một nguồn có năng lượng E từ danh sách của các năng
lượng có sẵn kết hợp với vị trí đầu tiên r và hướng tới Ω. Trong không gian pha cho mỗi q trình tương tác và vị trí mới lại ñược lấy mẫu kết hợp với năng lượng còn lại
và một hướng mới. Q trình này được lặp lại cho ñến khi nguồn hạt và tất cả các hạt thứ cấp đã để lại tồn bộ năng lượng của nó.
Phương pháp Monte Carlo rất thích hợp khi giải các bài tốn phức tạp khơng thể mơ hình bằng các chương trình máy tính theo các phương pháp tất ñịnh (deterministic methods). Thật vậy, trong lĩnh vực y học, với sự phát triển của các thiết bị kỹ thuật cao dùng trong việc điều trị bệnh nhân thì yêu cầu chính xác trong việc tính tốn liều chiếu ngày càng được quan tâm, trong khi đó việc giải bài tốn với các cấu hình phức tạp
dường như khơng thể thực hiện được bằng các phương pháp giải tích thơng thường. Vì vậy, sử dụng phương pháp Monte Carlo trong việc mô phỏng sự vận chuyển bức xạ ñã trở nên rất phổ biến trong việc tính tốn phân bố liều trong kỹ thuật xạ trị để điều trị
cho bệnh nhân. Hình 3.1 cho thấy khi cấu trúc hình học càng phức tạp, càng gần với thực tế thì mức độ khó khăn của việc giải quyết bài toán theo phương pháp giải tích càng tăng nhanh hơn nhiều so với phương pháp mơ phỏng Monte Carlo.
Hình 3.1 So sánh phương pháp Monte Carlo với các phương pháp giải tích về thời
Ngày nay, chương trình mơ phỏng Monte Carlo ñược sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Một trong những ứng dụng đó là chương trình MCNP.