Paul Joseph Steinhardt
Akademik Çalışmalar

Steinhardt'ın yapmış olduğu araştırmalar parçacık fiziğinde bulunan problemleri, astrofiziği, kozmolojiyi. yoğunlaştırılmış madde fiziğini, yer bilimi (jeoloji) ve ayrıca fotonikleri kapsamaktaydı.
Kozmoloji alanında gerçekleştirdiği katkılara örnek olarak  Big Bang teorisinde oldukça önemli bir parça haline gelen Enflasyon kozmolojisinin mimarlarından biri olarak görülmesi verilebilir. Aynı zamanda sonucunda çoklu evreninin meydana çıktığı ve kendisinin öncülüğünü yaptığı enflasyon teorisinden şüphe duymasına neden olacak olan sonsuz enflasyonun (artış) bilinen ilk örneğini sunmuştur. Daha sonraları ise Big Bang'le rekabet edebilen ve öncülük eden alternatifleri yani evrenin ekyprotic ve cyclic (devirsel) teorilerini geliştiren insanlardan biri olmuştur. Steinhardt ayrıca sıcaklık değişimlerinden oluşan spektrumda ve kozmik mikrodalga arka planının B-mode polarizasyonunda bulunan yerçekimi dalgalarının bütün bir izlenimini hesaplamak için yazılan ilk metnin ortak yazarlarından biridir. Bunun yanı sıra Steinhardt, daha önceki dönemlerde gerçekleştirilen gözlemlere dayanarak, evrende bulunan enerjinin çok büyük bir kısmının karanlık enerji olması gerektiğini, günümüzde evrenin hızlanan bir oranda genişlemesine sebep olacak kadar büyük bir kısmının, gösteren ve ilk defa yazılan bir metinde de ortak yazarlardan biri olmuştur. Birkaç yıl sonra, elde edilen sonuçlar süpernova gözlemleri sonucunda doğrulanmıştır. Çalıştığı çeşitli iş arkadaşları ile birlikte, karanlık enerjinin en derininde bulunan ve evrenin hızlı bir şekilde genişlemesini ileri bir zamanda açıklayabilmek için geliştirilen konsepti tanıtmıştır. Son olarak da evrenin kayıp olan kütlesini açıklayabilmek için kendi kendine oldukça güçlü bir şekilde etkileşen karanlık maddenin konseptinin anlatıldığı bir yazıda da yazarlardan biri olarak görülmektedir ve daha önceki karanlık madde teorilerinin anormal taraflarını belirterek onların karanlık maddeyi açıklamakta yetersiz olduklarını göstermiştir.
Yoğunlaştırılmış madde fiziği ve ayrıca jeofizikteki katkılarına örnek olarak Steinhardt ve öğrencilerinin quasicrystal’ların (kimyada moleküllerin düzenli olarak toplanmasından sonra belirli koşullarda kristal oluşturması ancak sabit bir uzaysal periyodisiteye sahip olamaması) teorik konseptini icat etmiş olmaları ve hatta “quasicrystal” kavramını ilk defa kullanarak sözlüğe girmesini sağlamaları verilebilir. Öğrencileri ile birlikte 1984 yılında Dan Shechtman ve iş arkadaşlarının icosahedral (20 eşit kenara sahip olma) simetrisine sahip olduğunu ilan ettikleri kafa karıştırıcı olarak görülen alüminyum-manganez alaşımına ilk defa doğru bir şekilde kimlik kazandırmış ve laboratuvarda üretilen ilk quasicrystal örneği olduğunu söylemişlerdir. Bu olayı takip eden on yıllık bir süre içerisinde, Steinhardt doğal jeofiziksel veya astrofiziksel olaylar sonucunda meydana gelen quasicrystal'ları araştırmak için dünya çapında bir çalışma başlatmıştır ve yapılan araştırmalar sonucunda Floransa'da bulunan bir müzedeki koleksiyonda aradıkları doğal gelişen olaya aday olabilecek bir şey keşfetmişlerdir. Sonuç olarak, bulunan bu örnek bilinen ilk doğal oluşuma sahip quasicrystal olarak Uluslararası Mineraloji Birliği tarafından kabul edilmiş ve bu örneğe Steinhardt ve takımının teklif ettiği isim olan icosahedrite (yirmi yüzlü) adı verilmiştir. Daha sonraki sene boyunca icosahedrite'in kökeni hakkında bir fikir edinebilmek için Rusya'nın Kamchatka yarımadasında yer alan uzak bir dağlık alanda bulunan birbirinden farklı ipuçları bir araya getirilmiştir. İki yıl sonra, Steinhardt ilk defa çıkacağı arazi seferlerini başlattı ve gittikleri alanda jeologlardan oluşan bir takıma önderlik etti. Yapılan bu geziler sonucunda ve bulunan bu yeni madde formunun konseptinin keşfedilmesinden yaklaşık otuz yıl sonra Steinhardt doğal gelişen bir süreç sonucunda oluşan ilk quasicrystal'ı bulmayı başarmış ve daha sonraları Steinhardt'ın kurmuş olduğu takım bulunan bu maddenin 4.5 milyar yıl önceden kalma bit meteoritin (göktaşı) parçası olduğunu kanıtlamıştır. Bunların yanı sıra, decagonite (on köşeli) olarak adlandırılan ikinci bir quasicrystal ile kristalleşmiş halde bulunan ve Steinhardt'ın onuruna adına steinhardtite denilen yeni bir mineral keşfetmişlerdir.
Fotonik alanında ise Steinhardt quasicrystal'ları ve diğer yeni çıkan modelleri fotonik materyaller elde edebilmek için kullanarak yeniliklere imza atmıştır. Kullanılan bu materyallerin arasında eşit şekilde dağılım gösteren (aşırı düzenli) karışık katılar da bulunmaktadır. Günümüze daha yakın tarihlerde ise Steinhardt seçilen dalga bandında bulunan ışıkları tuzaklamak ve idare etmek için etkili biçimde kullanılacak olan bir fotonik quasicrystal'ın (fotonik bir kristale benzer olan (analog) quasicrystal) dizayn edilmesi ve imal edilmesine çeşitli yardımlarda bulunmuştur. Steinhardt izotropik (her tarafı aynı özellikleri gösteren, eş yönlü) olarak bulunan ve eşit şekilde dağılım gösteren karışık katılar (HUDS) olarak bilinen fotonik materyallerin gelişmesine öncülük eden bilim insanlarından biri olmuştur. Steinhardt ve Princeton'da birlikte çalıştığı iş arkadaşları Etaphase A.Ş. isimli bir şirkete bulunan bu yeni materyaller için reklam uygulamaları geliştirmek için yardım etmişlerdir.
Çevre Enstitüsü’nün 2015 yılında gerçekleştirdiği bir seremonide Neil Turok, Steinhardt için şunları söylemiştir:
Yaşayan diğer bilim insanlarının ve diğer teorik fizikçilerin hiçbirinin bizim meydana çıkardığımız teorilerin ya da fikirlerin gerçek dünyayla bağlantılı olup olmadığına dair belirgin bir odaklanmalarının olmadığını biliyorum. Ve bu konu Steinhardt’ın her zaman peşinden gittiği bir şeydi.