Brendan Kevin Patrick Scaife FTCD , MRIA , Premio Boyle [1] ( / s k eɪ f / ; nacido el 19 de mayo de 1928), es un ingeniero académico y físico irlandés que llevó a cabo un trabajo pionero en la teoría de los dieléctricos . Scaife fundó el Grupo de Dieléctricos en el Trinity College de Dublín , donde es miembro emérito y ex profesor de electromagnetismo , y anteriormente profesor de ciencias de la ingeniería.
Scaife demostró que en un sistema lineal la función de decaimiento 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 podía calcularse 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 materiales magnéticos. El trabajo se publicó antes del trabajo de Robert Cole en 1965, que se cita a menudo.
Scaife nació en Londres el 19 de mayo de 1928 y justo después de la Segunda Guerra Mundial comenzó sus estudios universitarios en el Departamento de Ingeniería Eléctrica del Queen Mary College , 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 la presión hasta 12 kbar. Esto se publicó en una nota de investigación en Proc. Phys. Soc. B, 68 (1955) 790. Hasta ese momento, Chan y Danforth, que trabajaban en el laboratorio de Bridgman en los EE. UU., habían medido esencialmente la permitividad relativa de equilibrio ε(ω) de varios líquidos. En ese momento, las instalaciones experimentales en esta área de investigación eran muy limitadas. No se disponía de puentes comerciales para medir la permitividad compleja. Un estudiante indio, S. Sharan, había construido en el Queen Mary un puente de brazo de relación acoplado por 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 las 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.
En 1954, Scaife se incorporó al Instituto de Estudios Avanzados de Dublín , donde el profesor Erwin Schrödinger era todavía catedrático, al igual que Cornelius Lanczos . El trabajo de estos dos destacados físicos teóricos del siglo XX fue una gran fuente de inspiración para él y le ayudó a dar forma a su trabajo futuro. En 1961 se incorporó a 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 los años 1950 y 1960. Desarrolló una amistad de por vida con Fröhlich y los miembros de su grupo de investigación. Scaife trató de 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 Electrical Research Association (ahora ERA Technology Ltd ) sobre "Dispersión y fluctuación en sistemas lineales con especial referencia a los dieléctricos". En este señaló que, en un sistema lineal, la función de decaimiento era directamente proporcional a la función de autocorrelación de la variable macroscópica fluctuante correspondiente. Demostró cómo la densidad espectral de las fluctuaciones del momento dipolar de un cuerpo dieléctrico podía calcularse 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 in Dielectrics , 1963. Fue independiente de Ryogo Kubo , quien en 1957 desarrolló la teoría correspondiente para materiales magnéticos. El trabajo se publicó antes del trabajo de Robert Cole en 1965, que se cita a menudo.
La teoría de la permitividad relativa de equilibrio de sustancias dipolares había sido 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 usarse 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. Una ecuación de este tipo se publicó en una breve nota en 1964 en las Actas de la Sociedad Física de Londres 84, 616. La justificación de esta ecuación había aparecido por primera vez en un informe de Electrical Research, que Scaife publicó en 1965. Una versión más amplia se dio en Complex Permittivity publicado en 1971.
En los trabajos publicados hasta 1965 no se habían tenido plenamente en cuenta los efectos de la inercia. Un primer intento de remediar esta deficiencia lo realizó Rocard en 1933. Un avance importante lo realizaron Sack (1953, 1957) y Gross (1955). El trabajo de Sack se basaba en la ecuación de Fokker-Planck que rige la evolución temporal de la distribución orientacional 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 rotador plano, y también sobre la esfera, fue publicado por primera vez en 1971; fue publicado en colaboración con John T. Lewis [2] y James Robert McConnell [3] (también un Premio Boyle ) en Proceedings of the Royal Irish Academy A, 76 (1976) 43 (Es por este artículo que aparece en Famous Trails to Paul Erdős ) . [4] En el trabajo sobre efectos inerciales había sido habitual descuidar el acoplamiento dipolo-dipolo. Un procedimiento correcto para remediar esta negligencia fue descrito en su libro publicado en 1989. Desafortunadamente no es posible una solución exacta y autoconsistente de la ecuación de Langevin propuesta. Si se puede obtener una solución aproximada adecuada es todavía una pregunta abierta.
En 1963, Scaife sugirió [5] reemplazar el gráfico de permitividad compleja de Cole-Cole (1941), con un gráfico de polarizabilidad, . En este gráfico, se representa gráficamente frente a , 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 Principles of Dielectrics, publicado en 1989 (actualizado en 1998), contiene muchos resultados y debates 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 los altos efectos de campo en la polarización de los materiales dipolares.
Junto con los estudiantes de investigación K. Raji, JC Fisher, KV Kamath y VJ Rossiter, realizó estudios experimentales de la permitividad de equilibrio de los haluros alcalinos cuando se someten a altas presiones. Los resultados se publicaron en varios artículos. Le ayudó su hermano mayor, W. Garrett Scaife, a quien BKP Scaife había interesado por los dieléctricos. Más tarde, Garrett Scaife se interesó profundamente en el diseño y la automatización de los equipos de alta presión y en el establecimiento de las técnicas de medición dieléctrica, y dedicó buena parte de su carrera a estudiar las propiedades dieléctricas de los líquidos y los cristales líquidos a altas presiones.
Durante varios años, Scaife fue profesor visitante 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 la tensión y la corriente observado en líquidos bajo irradiación se puede explicar mediante un modelo simple del movimiento de la carga espacial en un medio dieléctrico.
En colaboración con su colega y antiguo estudiante 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 comprensión teórica subyacente necesaria. Esto se publicó en una serie de artículos entre 1986 y 1991. Este trabajo sentó las bases de otra importante área de investigación.
Además de su interés por los dieléctricos y los fluidos magnéticos, ha hecho contribuciones a las telecomunicaciones, a los métodos matemáticos de procesamiento de señales y a la historia de la ciencia y la tecnología. En relación con 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 comienzos internacionales del radar. La tesis doctoral de Sean Swords (bajo la supervisión de Scaife) se publicó como vol. 6 en la serie de Historia de la Tecnología del IEE . [7]
Scaife editó el Vol. IV de The Mathematical Papers of Sir William Rowan Hamilton [8] También publicó una biografía de James MacCullagh, [9] otro matemático y físico teórico irlandés, contemporáneo de Hamilton.
Scaife, junto con otro exalumno, JK Vij, desarrolló una nueva teoría de la absorbancia para el espectro electromagnético. [10] Sus resultados contradecían los trabajos publicados en la literatura de la época. Esto se publicó en J. Chem. Phys. 122, 174901 (2005) y se verificó experimentalmente a través de una serie de experimentos de alta precisión y se publicó [Phys Rev. E 80, 021704 (2009)].
En 1964 fue elegido miembro del Trinity College Dublin (FTCD) y en 1966 fue nombrado lector. 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. En 1973 se le concedió el doctorado en ciencias de la ingeniería de la Universidad de Londres por su trabajo publicado. En 1986 fue elegido catedrático personal de electromagnetismo en reconocimiento a su reputación internacional en el campo de los dieléctricos. En 1992 se le concedió la medalla Boyle [11] de la Royal Dublin Society .
El Trinity College de Dublín otorga el premio BKP Scaife [12] a estudiantes universitarios de ingeniería electrónica y eléctrica en su honor.
Es autor (y/o editor) de seis libros:
