Paul Joseph Steinhardt
Karanlık enerji ve Karanlık madde

Steinhardt evrenin karanlık taraflarının araştırılmasında oldukça önemli katkılarda bulunmuştur. Bu karanlık taraf kavramının içinde ise, karanlık enerji, kozmolojik sabit problemi ve karanlık madde bulunmaktadır.
1995 yılında, Steinhardt ve Jeremiah Ostriker, toplam enerji yoğunluğunun yüzde 65'inden daha çok oranda bulunan, evrenin genişlemesini hızlandırmaya sebep olan yeterli miktarda sıfır değerinde olmayan karanlık enerji bileşeninin olması gerektiğini göstermek için kozmolojik gözlemlerin uyumunu kullanmışlardır. Bu yaklaşım, 1998 yılında yapılan süpernova (patlama sonucu aniden oldukça parlak bir yapıya sahip yıldıza dönüşen, bir novadan daha parlak olan madde) gözlemlerinde üç yıl sonra doğrulanmıştır.
Steinhardt iş arkadaşları ile birlikte çalışarak daha sonraları tanıtılan ve karanlık enerjinin zamanla değişen formunu açıklayan bir konsept olan quintessence'ı (en mükemmel örnek) ortaya çıkartmıştır. Bu sonuç Steinhardt'ın takımı tarafından tanımına göre sabit ve statik olan kozmolojik sabite alternatif olarak belirlenmiştir. Quintessence dinamik (hareketli) bir kavramdır ve sahip olduğu enerji yoğunluğu ile basıncı zamanla gelişebilir.
Quintessence kavramının tanımlanması karanlık enerjinin durum denklemini (basıncın enerji yoğunluğuna bölünmesinde elde edilen oran, genellikle “w” harfi ile sembolize edilmektedir) hesaplamanın bilinen evrenin hızlanmasındaki nedene karar verebilmekteki önemini vurgulamıştır.
Steinhardt ayrıca quintessence kullanarak kozmolojik sabit problemini çözmek için çeşitli yaklaşımlar teklif etmiştir ve bunların arasında izci ve k-essence (özüt) bulunmaktadır. Karanlık enerjinin bu formları yapılan astronomik gözlemlerle uyum içinde bulunan evrenin genişlemesini idare edemeyen ve evren tarihinin sonlarına kadar kozmik hızlanmayı başlatan özelliklere sahiptir.
Steinhardt ve Turok'a göre kozmolojik sabit problemi cyclic modelde doğal olarak kararlaştırılabilir.
2000 yılında David Spergel ve Steinhardt standart soğuk karanlık modellerdeki değişen anormallikleri açıklayabilmek için kendi kendini güçlü bir şekilde etkileyen karanlık madde (SIDM) konseptini ilk defa tanıtmışlardır.
Karanlık madde üzerine yapılan önceki modellerde karanlık maddenin etki eden diğer kuvvetlerin hareketlerini etkileyemeyecek kadar zayıf olmasından dolayı sadece yerçekimi etkisiyle  kümelenmiş olarak bulunan ve zayıf etkileşime sahip büyük parçacıklardan (genellikle WIMP olarak yazılır) oluştuğu varsayılmıştır. SIDM resmi diğer kuvvetlerin parçacıkların birbirlerinin alanlardaki hedeflerini değiştirebilecek kadar kuvvetli olduklarını ve bu alanlarda aksi takdirde, galaksilerin merkezine doğru yığılma (kozmologların verdiği isimle “cusp” (birleşme noktası) gerçekleştirdiklerini öne sürmüştür. Ayrıca, saçılmanın daha büyük galaksiler etrafındaki yörüngelerde bulunan cüce galaksilerin kütlesinde azalmaya neden olduğu ve bunun sebebinin de daha büyük olan galaksilerin çevresindeki karanlık madde parçacıklarının da saçılması olduğu ve bu sebeple cüce galaksilerin etrafını çevreleyen karanlık maddenin de çıkarılacağı belirtilmiştir. Bu düşünce oldukça ilginçtir çünkü galaksi çekirdeklerinin birleşme noktası olmadığı astronomik kanıtlarla desteklenmiştir ve WIMP'e dayanarak yapılan simülasyonlarla tahmin edilen büyük ölçülere sahip galaksilerin çoğu gözlemlenememiştir. Eğer SIDM resmi doğruysa, WIMP karanlık madde için yapılan araştırmalarda hiçbir şey bulunamaz ve karanlık maddenin kimliğine net bir şekilde karar verebilmek için yeni yaklaşımlara ihtiyaç duyulur.
Steinhardt, Spergel ve Jason Pollack'ın öne sürdüğü gibi karanlık maddeye ait küçük bir kesit oldukça güçlü bir şekilde kendi kendine etkileşim özelliğine sahiptir ve bu durum parçacıkların hızlı bir şekilde bütünleşmesine ve ayrıca erken oluşan dev kara delikler için kendini oluşturan parçalara ayrılmasına neden olur.