Brendan Kevin Patrick Scaife FTCD , MRIA , Boyle Laureate [1] ( / s k eɪ f / ; nacido el 19 de mayo de 1928), es un ingeniero y físico académico irlandés que llevó a cabo trabajos pioneros en la teoría de los dieléctricos . Scaife fundó el Grupo Dieléctricos en el Trinity College de Dublín, donde es miembro emérito y anteriormente profesor de electromagnetismo , y anteriormente profesor de ciencias de la ingeniería.
Scaife demostró que en un sistema lineal la función de desintegración es directamente proporcional a la función de autocorrelación de la variable macroscópica fluctuante correspondiente y demostró cómo la densidad espectral de las fluctuaciones del momento dipolar de un cuerpo dieléctrico se puede calcular a partir de la dependencia de la frecuencia de la permitividad compleja. , . Fue independiente de Ryogo Kubo , quien en 1957 desarrolló la teoría correspondiente para los materiales magnéticos. El trabajo fue publicado antes del trabajo de Robert Cole en 1965, que se cita con frecuencia.
Scaife nació en Londres el 19 de mayo de 1928 y poco después de la Segunda Guerra Mundial comenzó sus estudios universitarios en el Departamento de Ingeniería Eléctrica del Queen Mary College de la Universidad de Londres ; se graduó en 1949. En el Queen Mary College había un laboratorio de alto voltaje dirigido por Hans Tropper , cuyas conferencias sobre teoría electromagnética inspiraron a Scaife. Después de graduarse, comenzó a investigar las propiedades de los materiales aislantes bajo la dirección de Tropper. La investigación doctoral de Scaife abrió nuevos caminos en el estudio de los dieléctricos.
Scaife fue el primer científico que midió con éxito la permitividad compleja de varios líquidos polares como el eugenol, el glicerol y el agua en función de una presión de hasta 12 kbar. Esto se publica en una nota de investigación en Proc. Física. Soc. B, 68 (1955) 790. Hasta ese momento, Chan y Danforth, trabajando en el laboratorio de Bridgman en los EE. UU., habían medido esencialmente la permitividad relativa de equilibrio ε(ω) de varios líquidos. En aquella época las instalaciones experimentales en este campo de investigación eran muy limitadas. No se disponía de puentes comerciales para medir la permitividad compleja. Un estudiante indio, S. Sharan, había construido en Queen Mary un puente de brazo de relación acoplada con transformador de tres terminales basado en la invención de Blumlein antes de la guerra para su trabajo de doctorado. Este puente se aplicó con éxito a mediciones de muestras sometidas a altas presiones. Después de completar este trabajo y un breve período de empleo en GEC en Wembley, regresó con sus padres irlandeses a Irlanda, donde permaneció durante el resto de su carrera a pesar de muchas ofertas del extranjero.
Scaife se unió al Instituto de Estudios Avanzados de Dublín en 1954. Aquí el Prof. Erwin Schrödinger todavía era profesor titular al igual que Cornelius Lanczos . El trabajo de estos dos destacados físicos teóricos del siglo XX fue una fuente de gran inspiración para él y le ayudó a dar forma a su trabajo futuro. En 1961 ingresó en la Escuela de Ingeniería del Trinity College .
Su interés por la teoría de los dieléctricos le llevó a colaborar con Herbert Fröhlich en la Universidad de Liverpool , donde fue un visitante habitual en las décadas de 1950 y 1960. Desarrolló una amistad de por vida con Fröhlich y los miembros de su grupo de investigación. Scaife intentó aplicar el trabajo de Callen y Welton (1951) sobre el teorema de fluctuación-disipación al trabajo de Frohlich sobre las fluctuaciones del momento dipolar en cuerpos dieléctricos. Este trabajo sobre la teoría de los dieléctricos culminó en un largo informe en 1959 publicado por la Asociación de Investigación Eléctrica (ahora ERA Technology Ltd ) sobre "Dispersión y fluctuación en sistemas lineales con particular referencia a los dieléctricos". En esto señaló que, en un sistema lineal, la función de decaimiento era directamente proporcional a la función de autocorrelación de la variable macroscópica fluctuante correspondiente. Mostró cómo se podía calcular la densidad espectral de las fluctuaciones del momento dipolar de un cuerpo dieléctrico a partir de la dependencia de la frecuencia de la permitividad compleja ε(ω) = ε'(ω) – iε"(ω). Este trabajo se publicó más tarde en Progress. en Dielectrics , 1963. Fue independiente de Ryogo Kubo quien en 1957 desarrolló la teoría correspondiente para los materiales magnéticos. El trabajo fue publicado antes del trabajo de Robert Cole en 1965, que se cita a menudo.
La teoría de la permitividad relativa del equilibrio de sustancias dipolares fue desarrollada por Kirkwood (1939) y Fröhlich (1948), quienes se basaron en el trabajo pionero de Debye (1913) y Onsager (1936). Se esperaba que los resultados de su informe de 1959 pudieran utilizarse para generalizar el trabajo de Onsager, Kirkwood y Fröhlich y obtener una teoría para la dependencia de la frecuencia de la permitividad compleja . El primer paso fue aclarar el concepto de campo de reacción introducido por Onsager. Una vez hecho esto, fue posible ver cómo se obtendría una generalización de la ecuación de Onsager para el caso dependiente de la frecuencia. Dicha ecuación se publicó en una breve nota en 1964 en Proceedings of the Physical Society of London 84, 616. La justificación de esta ecuación apareció por primera vez en un informe de Electrical Research, que Scaife publicó en 1965. Se proporcionó una versión más ampliada. en Permitividad compleja publicado en 1971.
En los trabajos publicados hasta 1965 no se habían tenido plenamente en cuenta los efectos de la inercia. Rocard hizo un primer intento de remediar esta deficiencia en 1933. Sack (1953, 1957) y Gross (1955) hicieron un avance importante. El trabajo de Sack se basó en la ecuación de Fokker Planck que rige la evolución temporal de la distribución orientativa de las moléculas. En un intento de aclarar los aspectos físicos del problema, Scaife derivó los resultados de Sack partiendo de la ecuación estocástica de Langevin (1908) del movimiento browniano rotacional molecular .
Su trabajo sobre el plano rotador, y también sobre la esfera, se publicó por primera vez en 1971; fue publicado en colaboración con John T. Lewis [2] y James Robert McConnell [3] (también premio Boyle ) en Proceedings of the Royal Irish Academy A, 76 (1976) 43 (Es por este artículo que aparece en Rutas famosas hasta Paul Erdős ) . [4] En el trabajo sobre los efectos inerciales era habitual descuidar el acoplamiento dipolo-dipolo. En su libro publicado en 1989 se describió un procedimiento correcto para remediar este descuido. Desafortunadamente, no es posible una solución exacta y autoconsistente de la ecuación de Langevin propuesta. Aún es una cuestión abierta si se puede obtener una solución aproximada adecuada.
En 1963, Scaife sugirió [5] reemplazar el diagrama de permitividad compleja Cole-Cole (1941) por un diagrama de polarizabilidad . En este gráfico, se traza contra , donde y son las coordenadas reales e imaginarias de la función.
que es directamente proporcional a la polarizabilidad compleja de una esfera macroscópica de radio unitario. Varios investigadores han demostrado que el gráfico de polarizabilidad es superior al gráfico de Cole-Cole para la representación de datos dieléctricos de alta frecuencia. Su libro Principios de dieléctricos publicado en 1989 (actualizado en 1998) contiene muchos resultados y discusiones que no se habían publicado anteriormente.
Con su estudiante de investigación T. Ambrose, Scaife aplicó la teoría de las fluctuaciones del momento dipolar a los efectos de retardo (el efecto Casimir ) en las fuerzas de Van der Waals . Con otro estudiante, WT Coffey, exploró la extensión de la teoría de Onsager para tener en cuenta el campo alto. Efectos sobre la polarización de materiales dipolares.
Con los estudiantes de investigación K. Raji, JC Fisher, KV Kamath y VJ Rossiter llevó a cabo estudios experimentales de la permitividad del equilibrio de haluros alcalinos cuando se someten a altas presiones. Los resultados se informaron en varios artículos. Le ayudó su hermano mayor, W. Garrett Scaife, a quien BKP Scaife había interesado por primera vez en los dieléctricos. Posteriormente Garrett Scaife se interesó mucho por diseñar y automatizar equipos de alta presión y establecer las técnicas de medición dieléctrica, y dedicó buena parte de su carrera a estudiar las propiedades dieléctricas de líquidos y cristales líquidos bajo altas presiones.
Durante varios años, Scaife fue profesor invitado en la Universidad de Salford y, en colaboración con el profesor JH Calderwood, publicó varios artículos importantes. En uno de los artículos publicados en Philosophical Transactions of the Royal Society of London , 269 (1971) 217, demostraron que el complicado comportamiento transitorio de voltaje y corriente observado en líquidos bajo irradiación puede explicarse mediante un modelo simple del movimiento del espacio. carga en un medio dieléctrico.
En colaboración con su colega y ex alumno de investigación, PC Fannin, diseñó una técnica de toroide dividido ("Técnica (toroidal) de Fannin") para medir la susceptibilidad magnética de los ferrofluidos. [6] También exploró la dispersión de la susceptibilidad magnética dependiente de la frecuencia de estos fluidos, desarrollando la necesaria comprensión teórica subyacente. Esto se publicó en varios artículos de 1986 a 1991. Este trabajo ha sentado las bases de otra importante área de investigación.
Además de su interés por los dieléctricos y los fluidos magnéticos, ha realizado contribuciones a las telecomunicaciones, los métodos matemáticos en el procesamiento de señales y la historia de la ciencia y la tecnología. Con respecto a esto último, mientras trabajaba con su antiguo estudiante de investigación y colega Sean Swords en un estudio de la historia temprana del radar , entró en contacto con muchos de los pioneros del radar: la información y los conocimientos que adquirió contribuyeron materialmente a una nueva comprensión. de los inicios internacionales del radar. La tesis doctoral de Sean Swords (bajo la supervisión de Scaife) se publicó como volumen 6 en la serie IEE History of Technology. [7]
Scaife editó el volumen IV de The Mathematical Papers of Sir William Rowan Hamilton [8] También ha publicado una biografía de James MacCullagh, [9] otro matemático y físico teórico irlandés, y contemporáneo de Hamilton.
Scaife junto con otro antiguo alumno, JK Vij, desarrollaron una nueva teoría de la absorbancia para el espectro electromagnético. [10] Sus resultados contradecían los trabajos publicados en la literatura de la época. Esto fue publicado en J. Chem. Física. 122, 174901 (2005) y se verificó experimentalmente mediante una serie de experimentos de alta precisión y se publicó [Phys Rev. E 80, 021704 (2009)].
Fue elegido miembro de la beca del Trinity College Dublin (FTCD) en 1964 y nombrado lector en 1966. En 1967 se convirtió en profesor asociado. En 1972 fue nombrado catedrático de ciencias de la ingeniería y ese mismo año fue elegido miembro de la Real Academia Irlandesa. Se le concedió un D.Sc. (Ing.) de la Universidad de Londres por su trabajo publicado en 1973. En 1986 fue elegido catedrático personal de electromagnetismo en reconocimiento a su reputación internacional en el campo de los dieléctricos. Fue galardonado con la Medalla Boyle [11] de la Royal Dublin Society en 1992.
Trinity College Dublin otorga en su honor el premio BKP Scaife [12] a estudiantes universitarios de ingeniería electrónica y eléctrica.
Es autor (y/o editado) de seis libros:
