A legkisebb fiam 6 éves; az új évezred kisfia. Őt nem érdeklik a mesék. Amit lenyűgözőnek talál, az a fizika. Különösen a részecskefizika, bár nem hiszem, hogy igazán tudja a különbséget. A CERN nagy hadronütköztetőjének megszállottja, és nézi a TED előadásokat Brian Coxszal. Van egy, amelyik arról szól, hogy mi romlott el az LHC-ben; ez a kedvence. Szerintem azért, mert a végén Brian Cox azt mondja, hogy az univerzum építőköveit próbálják felfedezni úgy, hogy kis részecskéket ütköztetnek fénysebességgel. Tehát amikor Leon a szivárványt nézi, nem aranycserepeket képzel el a végén, hanem inkább részecskék ütközését, amelyek felfedik az univerzum építőköveit.

A részecskekövetés (fényviszonylatban sugárkövetésnek nevezik) minden tisztesség szerint egy igazán jó módja a fény és annak hőhatásainak szimulálására. A fény szétszóródik, visszaverődik és megtörik, és hőhatásokat okoz a tárgyban, amivel érintkezik. A fénytörés a fény nagyon fontos tulajdonsága, és felelős néhány természetes optikai jelenségért is, például a szivárványért. Tehát, ha van egy fazék arany a szivárvány végén, az biztosan forró!

A Simcenter STAR-CCM+ 2019.3-ban egy új sztochasztikus sugárzási hőenergia (RTE) megoldót adunk ki, amely a Surface Photon Monte Carlo (PMC) sugárkövetési módszeren alapul, fénytörésmodellezéssel. A PMC vitathatatlanul az RTE legpontosabb módszere. Így az új (PMC) megoldó rendkívül pontos és nagyon hatékony, és modellezi a fénytörés és a visszaverődés hatásait, így jól alkalmazható fényszóró alkalmazásokhoz. A diszkrét ordinációs modellel (DOM) való összehasonlítások, amely az egyetlen másik sugárzási modell, amely a fénytörést modellezi, azt mutatják, hogy az új PMC modell hatékonyabb és pontosabb a fénytörés előrejelzésében, mint a DOM (lásd az összehasonlító képeket).

A fénytörés az egyik közegből a másikba átmenő fény irányának megváltozása vagy a közegben bekövetkező fokozatos változás. A fényszórók esetében ez lehet a fényszóró műanyagja vagy akár a benne lévő levegő is. A fénytörés fontos, amikor a hővédelmet vizsgáljuk. Ahhoz, hogy meg tudjuk jósolni, hol fog a fény forró pontot létrehozni, tudnunk kell, hogyan törik meg. Így tudjuk figyelembe venni a megfelelő hőterhelést a LED-ektől vagy a naptól. Mivel a fényszórók több sugárzást kibocsátó anyaggal, valamint a külső műanyaggal rendelkeznek, a fény megtörik, és bizonyos területeken forró foltokat hoz létre, és a hő károsíthatja a fényszórót. Miért fontos ez? Hadd mondjak néhány példát:

1. példa: Az izzó a fedőlencsén az optikai lencse által okozott forró folt, pl. Xenon lámpa esetén. Ez a forró pont jellemzően forróbb, ha van fénytörés (valós vagy modellezett), és ezért fontos az ilyen típusú rendszereknél.

2. példa: A napfényt (besugárzást) egy optikai lencse (pl. xenonlámpa, LED-fény) fogja össze, és a fókuszpontja közel van egy felülethez, ami károsodást okozhat. Az új felületi PMC modellel pontosan megjósolhatjuk ezeket a forró pontokat, és módosíthatjuk a tervezést azáltal, hogy a megfelelő helyeken hőpajzsokat helyezünk el, ami jobb és tartósabb konstrukciókhoz vezet.

A fényszórók nagyon drágák és nagyon kényesek. Az új formatervek ráadásul átlátszóak, így az esztétika meglehetősen fontos szempont. Ahhoz, hogy a fényszórógyártók megőrizhessék az esztétikumot, miközben biztosak lehetnek a tartósságban, pontosan meg kell jósolniuk ezeket a forró pontokat.

Az általunk ma vizsgált alkalmazás a fényszórók világítása, de több alkalmazásnak, például az orvosi (röntgen, MRI-vizsgálatok és sugárterápia), a félvezetőgyártás és a védelem területén is szükség van a sugárzás tulajdonságainak pontos modellezésére, ami a PMC-t nagyon vonzóvá teszi.

Visszatérve az én kis tudósomhoz és a szivárványok és a fénytörés valóságához. Olyan jó látni a lelkesedését! A minap azt mondta nekem: “Ha felnövök, vezető fizikus leszek a CERN-ben”. Én persze azt mondtam: “Ez nagyon szép, drágám! Te akarsz lenni a következő Brian Cox?” A válasza könnyeket csalt a nevetéstől, és emlékeztetett arra, hogy ő még mindig csak egy kisfiú. Azt mondta: “Nem, anyu, inkább megtartom a saját nevemet”!!!

“A jövő kis tudósai számára”