Väitös sähköstatiikan alalta, Tommi Rimpiläinen
Väitöksen nimi on ”Anisotropia sähköstatiikassa: ratkaisuja kanonisille muodoille”.
Map © OpenStreetMap. Some rights reserved.
Staattisen sähkövarauksen aikaansaama voima on huomattava. Jos 240 kg sähkövarausta kuljettavia alkeishiukkasia, elektroneja, asetettaisiin tasaisesti maan pinnalle ja vastaava määrä kuun pinnalle, elektronien sähköinen voima riittäisi linkoamaan kuun kiertoradaltaan. Koska sähkövoiman mittasuhteet ovat valtavat ja sähkövarauksen kuljettajien määrä huomattava, staattinen sähkö on irroitamaton osa ihmisen arkikokemusta. Ukonilman aikaan staattisen sähkövarauksen läpilyönnit, salamat, aiheuttavat tuhojaan. Toisaalta sähköinen voima sitoo toisiinsa atomit ja molekyylit, joista aine koostuu.
Kun sähkövoima kohtaa väliaineen, väliaine ja sähkövoima vuorovaikuttavat. Sähkövoima aiheuttaa väliaineessa muutoksen, polarisaation, ja vastaavasti väliaineen polarisoituminen aiheuttaa muutoksen sähköisessä voimassa. Vuorovaikutuksen lopputulos riipuu kiehtovalla tavalla väliaineen luonteesta. Jos väliaine koostuu sipulimaisesta, monikerroksisesta rakenteesta, kerrosrakenteen keskiöön asetettava pieni kappale näyttää sähköstaattisin silmin katsottuna pienemmältä kuin ilman ympäröivää väliainetta. Väliaine siis piilottaa kappaleen näkyvistä. Toisaalta, jos väliaine koostuu piikkisikamaisesta rakenteesta, jossa tiheä muodostelma neulasia ulottuu rakenteen keskiöstä ulospäin, väliaine saa keskiöön asetettavan kappaleen näyttämään suuremmalta. Väliaine siis toimii eräänlaisena suurennuslasina.
Väitöskirja tutkii sipulimaisten ja piikkisikamaisten materiaalien ominaisuuksia sähköstatiikassa. Se lähestyy ongelmaa menetelmällä, jossa laskelmat tehdään analyyttisesti, kynällä ja paperilla. Tavoitteena on laskea likiarvon sijaan täsmällinen ratkaisu. Siten matemaattiset menetelmät avaavat odottamattomia ovia materiaalien tutkimuksen salaisuuksiin.
Vastaväittäjänä toimii Ph. D. Arthur Yaghjian, USA
Valvojana on professori Ari Sihvola, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, Radiotieteen ja -tekniikan laitos