Paul Steinhardt - Paul Steinhardt
Paul Steinhardt | |
|---|---|
 | |
| narozený |
Paul Joseph Steinhardt
25.prosince 1952 |
| Národnost | americký |
| Alma mater | |
| Známý jako | |
| Ocenění | |
| Vědecká kariéra | |
| Pole |
Teoretická fyzika Kosmologie Fyzika kondenzovaných látek |
| Instituce | |
| Teze | Lattice theory of SU (N) flavour quantum electrodynamics in (1 + 1) -dimensions (1978) |
| Doktorský poradce | Sidney R. Coleman |
| Další akademičtí poradci | |
| Doktorandi | |
| webová stránka |
paulsteinhardt |
Paul Joseph Steinhardt (narozený 25 prosince 1952) je americký teoretický fyzik, jehož hlavním výzkumem je kosmologie a fyzika kondenzovaných látek. V současné době je profesorem vědy Alberta Einsteina na Princetonské univerzitě, kde působí na fakultě kateder fyziky a astrofyzikálních věd.
Steinhardt je nejlépe známý pro svůj vývoj nových teorií původu, vývoje a budoucnosti vesmíru. On je také dobře známý pro jeho zkoumání nové formy hmoty, známý jako quasicrystals , který byl myšlenka existovat pouze jako umělé materiály, dokud on co-objevil první známý přírodní quasicrystal ve vzorku muzea. Následně vedl samostatný tým, který na tento objev navázal několika dalšími příklady přírodních kvazikrystalů získaných z divočiny poloostrova Kamčatka v dalekém východním Rusku.
Na tato témata napsal dvě populární knihy. Endless Universe: Beyond the Big Bang (2007) , spoluautor s Neilem Turokem , popisuje rané boje při zpochybňování široce přijímané teorie velkého třesku a následný vývoj odrážejících se nebo cyklických teorií vesmíru, které jsou v současné době zkoumány a testováno. Druhý druh nemožného: Mimořádný úkol pro novou formu hmoty (2019) líčí příběh kvazikrystalů od jeho vynálezu konceptu s jeho tehdejším studentem Dovem Levinem, po jeho expedici do dalekého východu Ruska za účelem získání fragmentů meteoritu obsahujících přírodní kvazikrystalová zrna vytvořená před miliardami let.
Vzdělání a kariéra
Paul Steinhardt se narodil Heleně a Charlesovi Steinhardtovým a je druhým nejstarším ze čtyř dětí. Vyrůstal v Miami na Floridě, kde navštěvoval Coral Gables Senior High School, zatímco navštěvoval kurzy na místní univerzitě. Steinhardt získal bakalářský titul z fyziky na Caltech v roce 1974 a titul Ph.D. z fyziky na Harvardově univerzitě v roce 1978, kde byl jeho poradcem Sidney Coleman . V letech 1978 až 1981 byl juniorským členem Harvardské společnosti přátel ; v letech 1981 až 1998 se z juniorské fakulty stal profesorem Mary Amanda Woodové na univerzitě v Pensylvánii , během níž udržoval dlouhodobý vztah s výzkumným centrem Thomas J. Watson ; a na fakultě Princetonské univerzity působí od podzimu 1998. Spoluzaložil Princetonské centrum pro teoretickou vědu a v letech 2007 až 2019 působil jako jeho ředitel.
Výzkum
Inflační kosmologie
Počínaje počátkem osmdesátých let je Steinhardt spoluautorem klíčových článků, které pomohly položit základy inflační kosmologie .
Pomalá inflace a generování semen pro galaxie: V roce 1982 Steinhardt a Andreas Albrecht (a nezávisle na sobě Andrei Linde ) sestrojili první inflační modely, které by mohly dostatečně urychlit expanzi vesmíru , aby vysvětlily pozorovanou hladkost a plochost vesmíru a poté „ladně odejít“ do skromnější expanze, která je dnes pozorována. Albrecht-Steinhardtův papír byl první, kdo zaznamenal účinek Hubbleova tření při udržování inflace po dostatečně dlouhou dobu (efekt „pomalého pohybu“), čímž byl stanoven prototyp pro většinu následných inflačních modelů.
Hubblovo tření hrálo klíčovou roli v dokumentu Jamese Bardeena, Steinhardta a Michaela S. Turnera z roku 1983, kteří jako první zavedli spolehlivou, relativisticky měřitelnou invariantní metodu pro výpočet toho, jak by kvantové fluktuace během inflace mohly přirozeně generovat spektrum hustoty téměř neměnné v měřítku fluktuace s malým náklonem, vlastnosti později ukázané pozorováním kosmického mikrovlnného pozadí jako rysy našeho vesmíru. Kolísání hustoty jsou semena, o kterých se nakonec vytvoří galaxie. Současné výpočty několika dalších skupin získaly podobné závěry pomocí méně přísných metod.
Věčná inflace a multivesmír: V roce 1982 představil Steinhardt první příklad věčné inflace . Nekonečná inflace se nakonec ukázala být obecným rysem inflačních modelů, který vede k multivesmíru , rozpadu prostoru na nekonečné množství záplat pokrývajících nekonečnou škálu výsledků místo jediného hladkého a plochého vesmíru, jak se původně doufalo, když poprvé navrženo.
Ačkoli někteří kosmologové později přijali multiverse, Steinhardt soustavně vyjadřoval své znepokojení nad tím, že to naprosto ničí prediktivní sílu teorie, kterou pomohl vytvořit. Protože inflační teorie vede k multivesmíru, který umožňuje každý možný výsledek, tvrdil Steinhardt, musíme dojít k závěru, že inflační teorie ve skutečnosti nic nepředpovídá.
Otisk gravitačních vln na kosmickém mikrovlnném pozadí: V roce 1993 provedli Robert Crittenden, Rick Davis, JR Bond, G. Efstathiou a Steinhardt první výpočty úplného otisku gravitačních vln na teplotních mapách režimu B a na polarizaci mikrovlnné záření na pozadí v roce 1993.
Přes jeho kritiku této myšlenky byly Steinhardtovy hlavní příspěvky k inflační teorii uznány v roce 2002, kdy sdílel Cenu Dirac s Alanem Guthem z MIT a Andrejem Linde ze Stanfordu .
Problém nepravděpodobnosti: V roce 2013 Anna Ijjas, Abraham Loeb a Steinhardt přidali ke kritice v široce diskutovaném páru dokumentů, že inflační model mnohem méně pravděpodobně vysvětlí náš vesmír, než se dříve myslelo.
Podle jejich analýzy výsledků satelitu Planck 2013 jsou šance na získání vesmíru odpovídajícího pozorování po období inflace menší než jedna v googolplexu . Steinhardt a jeho tým nazvali výsledek „problémem nepravděpodobnosti“. Tyto dva dokumenty také ukázaly, že satelitní data Plancka vylučují to, co bylo historicky přijímáno jako nejjednodušší inflační modely, a že zbývající inflační modely vyžadují více parametrů, jemnější doladění těchto parametrů a nepravděpodobnější počáteční podmínky.
V roce 2015 byl problém podobnosti znovu potvrzen a posílen následným kolem měření hlášeným satelitním týmem Planck.
Nekompatibilita s dohady typu strun-bažina: V roce 2018 Steinhardt ve spolupráci s Prateek Agrawal, Georgem Obiedsem a Cumrun Vafa tvrdili, že inflace může být také nekompatibilní s teorií strun, protože inflační modely obecně porušují omezení (někdy se jim říká „dohady o bažinách“) ) o tom, co je požadováno, aby byl model v souladu s kvantovou gravitací.
Skákací a cyklická kosmologie
Steinhardt, motivovaný tím, co považoval za selhání inflační teorie, se stal předním vývojářem nové třídy kosmologických modelů, které nahrazují takzvaný velký třesk odrazem. Nová teorie předpokládá plynulý přechod z předchozího období kontrakce do současného období expanze, vyhýbání se jakékoli potřebě inflace a vyhýbání se neslavnému problému kosmické singularity spojené s velkým třeskem. Přirozeným rozšířením těchto myšlenek je nikdy nezačínající a nekonečný cyklický vesmír, ve kterém se v pravidelných intervalech opakují epochy odrazu, expanze a kontrakce.
Rané modely: První příklady těchto skákacích a cyklických modelů, označovaných jako „ekpyrotické“, byly v roce 2001 představeny v článcích s Justinem Khourym, Burtem A. Ovrutem a Neilem Turokem.
První model byl založen na spekulativním pojetí navrhovaném teorií strun, že vesmír má extra dimenze ohraničené „branami“ (kde „brane“ je odvozeno od „membrány“, což je základní objekt v teorii strun). Odraz odpovídal srážce a odrazu těchto bran. Odraz (tj. Srážka bran) by byla násilnou událostí, která by citlivě závisela na kvantově gravitačních účincích, které ještě nejsou stanoveny. V roce 2002 Steinhardt a Turok poté začlenili ekpyrotickou myšlenku do odvážnějšího návrhu: rané verze cyklické teorie vesmíru.
Nový cyklický model: Novější verze vyvinuté Annou Ijjas a Steinhardtem nevyžadují další rozměry ani značky ani teorii strun; lze použít obyčejná pole s potenciální energií vyvíjející se v časoprostoru, podobnou inflačním modelům. Odraz je navíc jemný přechod, který lze plně vypočítat, protože k němu dochází dlouho předtím, než se stanou důležité efekty kvantové gravitace. Na rozdíl od teorií založených na velkém třesku neexistuje žádný problém kosmické singularity.
V cyklické verzi těchto modelů prostor nikdy nedrží; spíše nutně roste celkově od odrazu k odrazu každých zhruba 100 miliard let. Po každém odrazu se gravitační energie přemění na hmotu a záření, které pohání další cyklus. Pozorovateli se zdá, že je vývoj cyklický, protože teplota, hustota, počet hvězd a galaxií atd. Jsou v průměru stejné od jedné cyklické k druhé a pozorovatel nevidí dostatečně daleko, aby věděl, že je zde více prostoru . Skutečnost, že se vesmír celkově rozšiřuje z cyklu do cyklu, znamená, že entropie produkovaná v dřívějších cyklech (tvorbou hvězd a dalšími procesy produkujícími entropii) se v průběhu cyklů stále více ředí a nemá tedy žádný fyzický účinek na kosmickou evoluci . Tento růst z cyklu na cyklus a související ředění entropie jsou rysy, které odlišují tyto nové cyklické modely od verzí diskutovaných ve 20. letech 20. století Friedmannem a Tolmanem a vysvětlují, jak se nový cyklický model vyhýbá „problému entropie“, který trápil předchozí verze.
Výhody: Cyklické modely mají oproti inflačním modelům dvě důležité výhody . Za prvé, protože nezahrnují inflaci, nevytvářejí multivesmír. Výsledkem je, že na rozdíl od inflace produkují cyklické modely jeden vesmír, který má všude stejné predikované vlastnosti, které podléhají empirickým testům. Za druhé, cyklické modely vysvětlují, proč musí existovat temná energie. Podle těchto režimů zrychlená expanze způsobená temnou energií zahajuje proces vyhlazování, rozpad temné energie na jiné formy energie začíná období pomalého smršťování a pomalá kontrakce je to, co je zodpovědné za vyhlazování a zplošťování vesmíru.
Predikce: Jednou z předpovědí cyklických modelů je, že na rozdíl od inflace se během procesu vyhlazování a zplošťování nevytvářejí žádné detekovatelné gravitační vlny. Místo toho jsou jediným zdrojem gravitačních vln na stupnicích kosmických vlnových délek takzvané „sekundární gravitační vlny“, které vznikají dlouho po odrazu s amplitudami, které jsou příliš slabé na to, aby se nacházely v současných detektorech, ale nakonec byly detekovatelné. Druhá předpověď je, že expanze současného zrychlení se musí nakonec zastavit a vakuum se musí nakonec rozpadnout, aby bylo možné zahájit další cyklus. (Další předpovědi závisí na konkrétních polích (nebo branách), které způsobují kontrakci.)
Cyklický model může přirozeně vysvětlovat, proč je kosmologická konstanta exponenciálně malá a pozitivní, ve srovnání s obrovskou hodnotou očekávanou teoriemi kvantové gravitace. Kosmologická konstanta může začít velká, jak se očekávalo, ale pak se v průběhu mnoha cyklů pomalu rozpadá na drobnou hodnotu, která je dnes pozorována.
Objev Higgsova pole na Large Hadron Collider (LHC) může poskytnout další podporu pro cyklický model. Důkazy LHC naznačují, že současné vakuum se může v budoucnu rozpadnout, podle výpočtů Steinhardta, Turoka a Itzhaka Barse. Rozpad současného vakua vyžaduje cyklický model, aby byla ukončena současná fáze expanze, smršťování, odrazu a nová éra expanze; Higgs poskytuje možný mechanismus rozpadu, který lze testovat. Higgsovo pole je životaschopným kandidátem pro pole, které řídí cykly expanze a smršťování.
Temná energie a temná hmota: Steinhardt významně přispěl k výzkumu „temné stránky“ vesmíru: temné energie , kosmologického konstantního problému a temné hmoty .
První důkaz kosmického zrychlení: V roce 1995 Steinhardt a Jeremiah Ostriker použili shodu kosmologických pozorování, aby ukázali, že dnes musí existovat nenulová složka temné energie, více než 65 procent celkové hustoty energie, která je dostatečná k rozšíření expanze vesmír zrychlit. To bylo o tři roky později ověřeno pozorováním supernovy v roce 1998.
Kvintesence: Ve spolupráci s kolegy následně představil koncept kvintesence , formu temné energie, která se mění s časem. Poprvé to navrhl Steinhardtův tým jako alternativu ke kosmologické konstantě, která je (podle definice) konstantní a statická; kvintesence je dynamická. Jeho energetická hustota a tlak se v průběhu času vyvíjejí. Dokument z roku 2018 o dohadech o bažinách s Agrawal, Obieds a Vafa poukazuje na kvintesenci jako na jedinou možnost pro temnou energii v teorii strun a konzistentní kvantové gravitaci.
Self-interagující temná hmota: V roce 2000 David Spergel a Steinhardt poprvé představili koncept silně self-interagující temné hmoty (SIDM), aby vysvětlili různé anomálie ve standardních studených tmavých modelech založených na předpokladu, že temná hmota se skládá ze slabě interagujících masivních částic (také jako „WIMPs“)
V roce 2014 Steinhardt, Spergel a Jason Pollack navrhli, že malá část temné hmoty by mohla mít ultra silné vlastní interakce, což by způsobilo, že se částice rychle spojí a zhroutí se do semen pro rané supermasivní černé díry .
Kvazikrystaly
Vývoj teorie: V roce 1983 Steinhardt a jeho tehdejší student Dov Levine poprvé představili teoretický koncept kvazikrystalů v patentovém zveřejnění. Kompletní teorie byla publikována následující rok v článku s názvem „Kvazikrystaly: Nová třída uspořádaných struktur“. Teorie navrhla existenci nové fáze pevné hmoty analogické Penroseovým obkladům s rotačními symetriemi, o nichž se dříve myslelo, že jsou pro pevné látky nemožné. Steinhardt a Levine pojmenovali novou fázi hmoty jako „kvazikrystal“. Nikdy předtím neviděná atomová struktura měla spíše kvaziperiodické atomové uspořádání než periodické uspořádání charakteristické pro konvenční krystaly .
Nová teorie převrátila 200 let vědeckého dogmatu a dokázala, že kvazikrystaly mohou porušovat všechny dříve přijímané matematické věty o symetrii hmoty. Symetrie, které se dříve považovaly za zakázané pro tělesa, jsou ve skutečnosti možné pro kvazikrystaly, včetně těles s osami pětinásobné symetrie a trojrozměrné ikosaedrické symetrie.
První syntetický kvazikrystal: Práce současně, ale nezávisle na tom, Steinhardt a Levine, Dan Shechtman , Ilan Blech, Denis Gratias a John Cahn v National Bureau of Standards (NBS) se zaměřili na experimentální objev, který nedokázali vysvětlit. Byla to neobvyklá slitina manganu a hliníku s difrakčním obrazem, který vypadal jako ostrá (i když ne dokonale bodová) místa uspořádaná s ikosahedrální symetrií, která neodpovídala žádné známé krystalové struktuře. Slitina byla poprvé zaznamenána v roce 1982, ale výsledky byly zveřejněny až v listopadu 1984 poté, co byla získána přesvědčivější data.
Steinhardtovi a Levinovi byl ukázán předtisk papíru Shechtmanova týmu a okamžitě poznali, že by to mohl být experimentální důkaz jejich dosud nepublikované kvazikrystalové teorie. Teorie spolu s návrhem, který by mohl vysvětlit tajemnou, zakázanou strukturu nové slitiny, byla zveřejněna v prosinci 1984.
Nová slitina byla nakonec objevena jako problematická. Ukázalo se, že je nestabilní a poznamenané nedokonalosti difrakčního obrazce umožňovaly více vysvětlení (včetně jednoho o twinningu krystalů navrženého Linusem Paulingem ), o kterých se v příštích několika letech vedla bouřlivá debata. V roce 1987 An-Pang Tsai a jeho skupina na japonské univerzitě Tohoku učinili důležitý průlom syntézou vůbec prvního stabilního ikosahedrálního kvazikrystalu. Měl ostré difrakční skvrny uspořádané v těsné shodě s kvazikrystalovou teorií Steinhardta a Levina a byl v rozporu s jakýmkoli alternativním vysvětlením. Teoretická debata byla účinně ukončena a Steinhardt-Levinova teorie získala široké uznání.
První přírodní kvazikrystal: V roce 1999 Steinhardt sestavil tým na Princetonské univerzitě, aby hledal přírodní kvazikrystal. Tým složený z Petera Lu, Kena Deffeyese a Nan Yaoa vymyslel nový matematický algoritmus pro vyhledávání v mezinárodní databázi práškových difrakčních obrazců.
Prvních osm let hledání nepřineslo žádné výsledky. V roce 2007 se k týmu připojil italský vědec Luca Bindi , tehdejší kurátor sbírky minerálů na Universite 'di Firenze. O dva roky později identifikoval Bindi slibný exemplář v úschovně svého muzea. Drobný vzorek o průměru několika milimetrů byl zabalen do krabice s názvem „ khatyrkite “, což je obyčejný krystal složený z mědi a hliníku. 2. ledna 2009, Steinhardt a Nan Yao, ředitel Princeton Imaging Center, prozkoumali materiál a identifikovali podpisový difrakční obrazec ikosahedrálního kvazikrystalu. Jednalo se o první známý přírodní kvazikrystal .
Mezinárodní mineralogická asociace přijala kvazikrystal jako nový minerál a označen její název, icosahedrite . Materiál měl přesně stejné atomové složení (Al 63 Cu 24 Fe 13 ) jako první termodynamicky stabilní kvazikrystal syntetizovaný An-Pang Tsaiem a jeho skupinou ve své laboratoři v roce 1987.
Expedice na Čukotku: Dva roky po identifikaci muzejního vzorku uspořádal Steinhardt mezinárodní tým odborníků a vedl je na expedici ke svému zdroji, vzdálenému proudu Listventovyi v Chukotském autonomním okruhu v severní polovině poloostrova Kamčatka v dalekém východním Rusku. . Součástí týmu byli Bindi a Valery Kryachko, ruskí geologové rudy, kteří našli původní vzorky krystalu khatyrkitu při práci v proudu Listventovyi v roce 1979.
Dalšími členy týmu byli: Chris Andronicos, Vadim Distler, Michael Eddy, Alexander Kostin, Glenn MacPherson, Marina Yudovskaya a Steinhardtův syn William Steinhardt.
Po kopání a rýžování tuny a půl hlíny podél břehu potoka Listvenitovyi v pohoří Koryak bylo identifikováno osm různých zrn obsahujících icosahedrit. Během následujících let studia Steinhardtův tým dokázal, že jak vzorek nalezený ve florentském muzeu, tak vzorky získané z pole na Chukotce pocházely z meteoritu vytvořeného před 4,5 miliardami let (dříve existovaly planety) a přistály na Zemi asi 15 000 před lety.
Více přírodních kvazikrystalů: Další studie odhalily další nové minerály ve vzorcích Chukotky. V roce 2014 bylo objeveno, že jedním z těchto minerálů je krystalická fáze hliníku, niklu a železa (Al38Ni33Fe30). Byla přijata Mezinárodní mineralogickou asociací a na počest Steinhardta pojmenována „steinhardtite“ V roce 2015 byl v jiném zrnu stejného meteoritu objeven druhý typ přírodního kvazikrystalu. Bylo zjištěno, že druhý známý přírodní kvazikrystal je odlišná směs hliníku, niklu a železa (Al71Ni24Fe5) a měl dekagonální symetrii (pravidelné skládání atomových vrstev, z nichž každá má 10násobnou symetrii). Byla přijata Mezinárodní mineralogickou asociací a dostala název „dekagonit“.
Byly také objeveny další tři krystalické minerály a pojmenovány podle kolegů zapojených do Steinhardtova kvazikrystalového výzkumu: „hollisterit“, pro Princetonského petrologa Lincolna Hollistera; „Kryachkoite“, pro ruského geologa Valeryho Kryachka; a „stolperit“ pro bývalého probošta Caltecha Eda Stolpera.
První kvazikrystal nalezený v prvním testu atomové bomby: V roce 2021 vedl Steinhardt tým, který objevil nový ikosahedrální kvazikrystal vytvořený detonací prvního jaderného zařízení v Alamogordo v Novém Mexiku 16. července 1945 ( test Trojice ). Nový kvazikrystal byl objeven ve vzorku červeného trinititu a je nejstarším dochovaným antropogenním kvazikrystalem, jaký byl kdy objeven. Dříve neznámá struktura, která je vyrobena ze železa, křemíku, mědi a vápníku, se předpokládá, že byla vytvořena fúzí odpařených pouštních pískových a měděných kabelů během atomového zkušebního výbuchu. Objev unikátního kvazikrystalu v trinititu by mohl transformovat oblast jaderné kriminalistiky , což by vedlo k novému diagnostickému nástroji, který by mohl pomoci vymáhání práva předcházet budoucím teroristickým útokům pomocí kvazirystalů (které se na rozdíl od radioaktivního odpadu a plynů nerozkládají) k identifikaci podpisu atomovou zbraň a vypátrat viníky.
Další příspěvky k oboru: Steinhardt a jeho spolupracovníci významně přispěli k pochopení jedinečných matematických a fyzikálních vlastností kvazikrystalů, včetně teorií, jak a proč se kvazikrystaly tvoří, a jejich elastických a hydrodynamických vlastností.
Peter J. Lu a Steinhardt objevili kvazikrystalický islámský obklady na Darb-e Imam Shrine (1453 AD) v Isfahánu , Írán vytvořené z girih dlaždic . V roce 2007 rozluštili způsob, jakým raní umělci vytvářeli stále složitější periodické girihové vzory. Ukázalo se, že tyto rané designy vyvrcholily ve vývoji téměř dokonalého kvazikrystalického vzoru pět století před objevením Penroseových vzorů a kvazikrystalické teorie Steinhardta-Levina.
Fotonika a hyperuniformita
Steinhardtův výzkum kvazikrystalů a dalších nekrystalických pevných látek se rozšířil do práce na designérských materiálech s novými fotonickými a fononickými vlastnostmi.
Fotonické kvazikrystaly: Tým výzkumníků včetně Steinhardta, Paula Chaikina, Weininga Mana a Mischa Megense navrhl a otestoval první fotonický kvazikrystal s ikosahedrální symetrií v roce 2005. Jako první demonstrovali existenci mezer fotonického pásma („PBG“). Tyto materiály blokují světlo pro konečný rozsah frekvencí (nebo barev) a nechávají procházet světlo s frekvencemi mimo toto pásmo, podobně jako způsob, jakým polovodič blokuje elektrony pro konečný rozsah energií.
Hyperuniformní neuspořádané pevné látky (HUDS): Ve spolupráci se Salvatore Torquato a Marian Florescu v roce 2009 Steinhardt objevil novou třídu fotonických materiálů nazývaných hyperuniformní neuspořádané pevné látky (HUDS) a ukázal, že pevné látky sestávající z hyperuniformního neuspořádaného uspořádání dielektrických prvků vytvářejí mezery v pásmu s dokonalá sférická symetrie. Tyto materiály, které působí jako izotropní polovodiče světla, lze použít k ovládání a manipulaci se světlem v celé řadě aplikací včetně optických komunikací , fotonických počítačů, získávání energie, nelineární optiky a vylepšených zdrojů světla.
Phoamtonics: V roce 2019 Steinhardt spolu s Michaelem Klattem a Torquatem představili myšlenku „phoamtonics“, která se týká fotonických materiálů založených na designu podobném pěně. Ukázali, že v síťových strukturách vzniklých přeměnou okrajů pěny (průsečíky mezi bublinami pěny) na dielektrický materiál pro dvě nejznámější struktury krystalické pěny, Kelvinovy pěny a Weiare-Phelanovy pěny, mohou vzniknout velké fotonické mezery.
Etaphase Inc .: Průlomy v oblasti meta-materiálu od Steinhardta a jeho kolegů z Princetonu mají cenné komerční aplikace. V roce 2012 vědci pomohli vytvořit začínající společnost s názvem Etaphase, která bude aplikovat své objevy na širokou škálu vysoce výkonných produktů. Vynálezy budou použity v integrovaných obvodech, strukturálních materiálech, fotonice, komunikacích, komunikaci typu chip-to-chip, intra-chip communications, senzorů, datacomm, networkingu a solárních aplikacích.
Amorfní pevné látky
Steinhardtův výzkum neuspořádaných forem hmoty se soustředil na strukturu a vlastnosti brýlí a amorfních polovodičů a amorfních kovů .
V roce 1973 zkonstruoval první počítačem generovaný model ze skla a amorfního křemíku z kontinuální náhodné sítě (CRN) , zatímco byl ještě studentem Caltechu . CRN zůstávají dnes vedoucím modelem amorfního křemíku a dalších polovodičů . Ve spolupráci s Richardem Albenem a D. Weairem použil počítačový model k předpovědi strukturálních a elektronických vlastností.
Ve spolupráci s Davidem Nelsonem a Marcem Ronchettim formuloval Steinhardt matematické výrazy, známé jako „parametry orientačního řádu“, pro výpočet stupně sladění meziatomových vazeb v kapalinách a pevných látkách v roce 1981. Jejich použitím na počítačové simulace monatomických podchlazených kapalin ukázali, že atomy tvoří uspořádání s icosahedrálním icosahedrálním (fotbalovým míčem) orientačním uspořádáním vazeb, jak kapaliny chladnou.
Vyznamenání a ocenění
- V roce 1986 byl Steinhardt zvolen Fellow v Americké fyzikální společnosti jako uznání jeho příspěvků ke kosmologii a teoretickému chápání kvazikrystalů.
- V roce 1994 byl jmenován členem Guggenheimu.
- V roce 1998 byl zvolen do Národní akademie věd USA .
- V roce 2002 byl Steinhardt oceněn za svou práci na inflačním modelu vesmíru medailí PAM Diraca od Mezinárodního centra pro teoretickou fyziku . O cenu se podělil s Alanem Guthem z MIT a Andrejem Linde ze Stanfordu.
- V roce 2010 obdržel Steinhardt Cenu Olivera E. Buckleyho za kondenzovanou hmotu Americké fyzikální společnosti za průkopnické příspěvky k teorii kvazikrystalů .
- V roce 2012 získal Cenu Johna Scotta za práci na kvazikrystalech.
- V roce 2012 byl Steinhardt jmenován Simons Fellow v teoretické fyzice a Radcliffe Fellow na Radcliffe Institute for Advanced Study na Harvardu.
- V roce 2014 obdržel cenu Caltech Distinguished Alumni Award.
- V roce 2014 přijala Mezinárodní mineralogická asociace nový minerál z meteoritu Khatyrka do oficiálního katalogu přírodních minerálů a na jeho počest jej pojmenovala „ steinhardtite “.
- V roce 2018 sdílel cenu Aspen Institute Italia s Lucou Bindim za vědecký výzkum a spolupráci mezi Itálií a Spojenými státy.