Пол Стейнхардт - Paul Steinhardt

Пол Стейнхардт
Пол Дж. Стейнхардт.jpg
Родившийся
Пол Джозеф Стейнхардт

(1952-12-25) 25 декабря 1952 г. (67 лет)
Вашингтон, округ Колумбия.
НациональностьАмериканец
Альма-матер
Известен
Награды
Научная карьера
ПоляТеоретическая физика
Космология
Учреждения
ТезисРешеточная теория SU (N) -флейтовой квантовой электродинамики в (1 + 1) -мерности  (1978)
ДокторантСидни Р. Коулман[1]
Другие научные консультанты
Докторанты
Интернет сайтPaulsteinhardt.org

Пол Джозеф Стейнхардт (родился 25 декабря 1952 г.) - американец физик-теоретик чьи основные исследования находятся в области космологии и физики конденсированного состояния. В настоящее время он является профессором естественных наук имени Альберта Эйнштейна в Университет Принстона где он работает на факультете физических и астрофизических наук. [4]

Стейнхардт наиболее известен своими разработками новых теорий происхождения, эволюции и будущего Вселенной. Он также хорошо известен своими исследованиями новой формы материи, известной как квазикристаллы, которые считались существующими только как искусственные материалы, пока он не открыл первый известный природный квазикристалл в музейном образце. [5] Впоследствии он возглавил отдельную команду, которая продолжила это открытие еще несколькими примерами естественных квазикристаллы извлечен из диких земель полуострова Камчатка на Дальнем Востоке России.

Он написал две популярные книги на эти темы. Бесконечная вселенная: За гранью большого взрыва (2007), в соавторстве с Нил Турок, описывает ранние попытки бросить вызов широко принятой теории большого взрыва и последующее развитие подпрыгивающих или циклических теорий Вселенной, которые в настоящее время исследуются и проверяются. [6] Второй вид невозможного: необычайные поиски новой формы материи (2019) рассказывает историю квазикристаллов, которую он изобрел вместе со своим тогдашним студентом Довом Левиным, во время своей экспедиции на Дальний Восток России для обнаружения фрагментов метеорита, содержащих природные квазикристаллические зерна, образовавшиеся миллиарды лет назад.[7]

Образование и карьера

Стейнхардт получил степень бакалавра физики в Калтех в 1974 г. и его докторская степень. по физике на Гарвардский университет в 1978 году, когда его советник был Сидни Коулман.[1] Он был младшим научным сотрудником в Гарвардское общество стипендиатов с 1978 по 1981 год; вырос с младшего факультета до профессора Мэри Аманда Вуд Пенсильванский университет между 1981 и 1998 годами, в течение которых он поддерживал долгосрочные отношения с Исследовательский центр Томаса Дж. Уотсона; и был на факультете в Университет Принстона с осени 1998 года. Он стал соучредителем Принстонского центра теоретической науки и был его директором с 2007 по 2019 год. [8]

Исследование

Инфляционная космология

Начиная с начала 1980-х годов, Стейнхардт был соавтором основополагающих статей, которые помогли заложить основы инфляционная космология.

Медленное надувание и генерация семян галактик: В 1982 году Стейнхардт и Андреас Альбрехт[9] (и, независимо, Андрей Линде ) построили первые инфляционные модели, которые могли ускорить расширение вселенная достаточно, чтобы объяснить наблюдаемую гладкость и плоскостность Вселенной, а затем «изящно перейти» к более скромному расширению, наблюдаемому сегодня. [10] В статье Альбрехта-Стейнхардта впервые был отмечен эффект трения Хаббла на поддержание инфляции в течение достаточно длительного периода (эффект «медленного вращения»), что стало прототипом для большинства последующих инфляционных моделей.

Трение Хаббла сыграло решающую роль в статье 1983 года Джеймса Бардина, Стейнхардта и Майкла Тернера. [11] которые первыми представили надежный, релятивистски калибровочно-инвариантный метод для вычисления того, как квантовые флуктуации во время инфляции могут естественным образом генерировать почти масштабно-инвариантный спектр флуктуаций плотности с небольшим наклоном, свойства которого, как позже показали наблюдения космического микроволнового фона, являются особенностями наша вселенная. Колебания плотности - это семена, вокруг которых в конечном итоге образуются галактики. Одновременные расчеты, выполненные несколькими другими группами, дали аналогичные выводы с использованием менее строгих методов.

Вечная инфляция и мультивселенная: В 1982 году Стейнхардт представил первый пример вечная инфляция. [12] В конечном итоге было показано, что непрекращающаяся инфляция является общей чертой инфляционных моделей, которая приводит к мультивселенная, разбиение пространства на бесконечное множество пятен, охватывающих бесконечный диапазон результатов, вместо единой гладкой и плоской вселенной, как первоначально предполагалось при первом предложении.

Хотя некоторые космологи позже перейдут к мультивселенной, Стейнхардт постоянно выражал озабоченность тем, что это полностью разрушает предсказательную силу теории, которую он помог создать. Поскольку теория инфляции ведет к мультивселенной, которая допускает все возможные исходы, утверждал Стейнхард, мы должны сделать вывод, что теория инфляции на самом деле ничего не предсказывает. [13][14][15]

Отпечаток гравитационных волн на космическом микроволновом фоне: В 1993 году Роберт Криттенден, Рик Дэвис, Дж.Р. Бонд, Дж. Эфстатиу и Стейнхардт выполнили первые расчеты полного отпечатка гравитационных волн на поверхности Земли. B-режим температурные карты и поляризации микроволнового фонового излучения в 1993 г.[16][17]

Несмотря на его критику идеи, главный вклад Стейнхардта в теорию инфляции был признан в 2002 году, когда он разделил премию Дирака с Алан Гут из M.I.T. и Андрей Линде из Стэнфорд.[18]

Проблема маловероятности: В 2013 году Анна Иджас, Абрахам Леб и Стейнхардт добавили к критике в широко обсуждаемой паре статей, что инфляционная модель с гораздо меньшей вероятностью объясняет нашу Вселенную, чем считалось ранее. [19][20]

Согласно их анализу результатов спутника Planck 2013, шансы получить Вселенную, соответствующую наблюдениям, после периода инфляции меньше одного раза в год. гуголплекс.[21] Стейнхардт и его команда окрестили результат «проблемой маловероятности». Эти две статьи также показали, что спутниковые данные Planck исключают то, что исторически считалось простейшими инфляционными моделями, и что оставшиеся инфляционные модели требуют большего количества параметров, более точной настройки этих параметров и более маловероятных начальных условий. [19] [20]

В 2015 году проблема несходства была подтверждена и усилена последующим раундом измерений, о котором сообщила спутниковая группа Planck.

Несовместимость с домыслами о струне-болоте: В 2018 году Стейнхардт в сотрудничестве с Пратеком Агравалом, Джорджем Обидсом и Кумруном Вафа утверждал, что инфляция также может быть несовместима с теорией струн, поскольку инфляционные модели обычно нарушают ограничения (иногда называемые «гипотезами о болотах») на то, что требуется для модели. чтобы соответствовать квантовой гравитации. [22]

Отскок и циклическая космология

Стейнхардт, движимый тем, что он считал ошибками инфляционной теории, стал ведущим разработчиком нового класса космологических моделей, которые заменяют так называемый большой взрыв отскоком. Новая теория предусматривает плавный переход от предыдущего периода сжатия к текущему периоду расширения, избегая любой необходимости в инфляции и избегая печально известной проблемы космической сингулярности, связанной с большим взрывом. Естественным продолжением этих идей является никогда не начинающаяся и бесконечная циклическая вселенная, в которой через регулярные промежутки времени повторяются эпохи отскока, расширения и сжатия.

Ранние модели: Первые примеры этих подпрыгивающих и циклических моделей, названных «экпиротическими», были представлены в 2001 году в статьях Джастина Хури, Берта А. Оврута и Нила Турока.[23]

Первая модель была основана на предположении теории струн о том, что вселенная имеет дополнительные измерения, ограниченные «бранами» (где «брана» происходит от «мембраны», основного объекта в теории струн). Отскок соответствовал столкновению и отскоку этих бран. Отскок (то есть столкновение бран) был бы сильным событием, которое будет сильно зависеть от эффектов квантовой гравитации, которые еще не установлены. В 2002 году Стейнхардт и Турок затем включили экпиротическую идею в более смелое предложение: раннюю версию циклической теории Вселенной. [24]

Новая циклическая модель: Более поздние версии, разработанные Анной Иджас и Стейнхардт, не требуют дополнительных измерений, бран или теории струн; [25] могут использоваться обычные поля с потенциальной энергией, развивающейся в пространстве-времени, аналогично инфляционным моделям. Кроме того, отскок - это плавный переход, который можно полностью вычислить, поскольку он происходит задолго до того, как эффекты квантовой гравитации становятся важными. В отличие от теорий, основанных на Большом взрыве, нет проблемы космической сингулярности.

В циклической версии этих моделей пространство никогда не сжимается; скорее, она обязательно возрастает в целом от отскока до отскока каждые 100 миллиардов лет или около того. После каждого отскока гравитационная энергия преобразуется в материю и излучение, которые питают следующий цикл. Наблюдателю эволюция кажется циклической, потому что температура, плотность, количество звезд и галактик и т. Д. В среднем одинаковы от одного цикла к другому, и наблюдатель не может видеть достаточно далеко, чтобы знать, что есть больше места. . Тот факт, что Вселенная в целом расширяется от цикла к циклу, означает, что энтропия, произведенная в более ранних циклах (за счет образования звезд и других процессов, производящих энтропию), все больше разбавляется по мере прохождения циклов и поэтому не оказывает никакого физического воздействия на космическую эволюцию. . [25] Этот рост от цикла к циклу и связанное с ним разбавление энтропии - особенности, которые отличают эти новые циклические модели от версий, обсуждавшихся в 1920-х годах Фридманом и Толменом, и объясняют, как новая циклическая модель позволяет избежать «проблемы энтропии», которая стояла перед более ранними версиями.

Преимущества: Циклические модели имеют два важных преимущества перед инфляционный модели. Во-первых, поскольку они не включают инфляцию, они не создают мультивселенную. В результате, в отличие от инфляции, циклические модели создают единую вселенную, которая повсюду имеет одни и те же предсказанные свойства, подлежащие эмпирической проверке. Во-вторых, циклические модели объясняют, почему должна существовать темная энергия. Согласно этим режимам ускоренное расширение, вызванное темной энергией, запускает процесс сглаживания, распад темной энергии на другие формы энергии запускает период медленного сжатия, и именно медленное сжатие отвечает за сглаживание и уплощение Вселенной.[25]

Прогнозы: Одно из предсказаний циклических моделей состоит в том, что, в отличие от инфляции, в процессе сглаживания и выравнивания не генерируются обнаруживаемые гравитационные волны. Вместо этого единственным источником гравитационных волн в масштабах космических длин волн являются так называемые «вторичные гравитационные волны», которые возникают спустя долгое время после отскока с амплитудами, которые слишком малы, чтобы их можно было обнаружить в современных детекторах, но в конечном итоге обнаруживаются. Второе предсказание состоит в том, что текущее ускоренное расширение должно в конечном итоге прекратиться, а вакуум должен в конечном итоге распасться, чтобы инициировать следующий цикл. [25](Другие прогнозы зависят от конкретных полей (или бран), вызывающих сокращение.)

Циклическая модель может естественным образом объяснить, почему космологическая постоянная экспоненциально мала и положительна по сравнению с огромной ценностью, ожидаемой квант теории гравитации. [26] Космологическая постоянная может вначале быть большой, как и ожидалось, но затем медленно уменьшится в течение многих циклов до крошечного значения, наблюдаемого сегодня.

Открытие Поле Хиггса на Большой адронный коллайдер (LHC) может обеспечить дополнительную поддержку циклической модели.[27] Согласно расчетам, сделанным Стейнхардтом, Туроком и Ицхаком Барсом, данные с LHC предполагают, что нынешний вакуум может распасться в будущем. Распад текущего вакуума требуется циклической моделью, чтобы положить конец текущей фазе расширения, сжатия, отскока и новой эры расширения; Хиггс предлагает возможный механизм распада, который можно проверить. Поле Хиггса - жизнеспособный кандидат на место, которое управляет циклами расширения и сжатия.

Темная энергия и темная материя: Стейнхардт внес значительный вклад в исследование «темной стороны» Вселенной: темная энергия, то космологическая постоянная проблема и темная материя.

Первое свидетельство космического ускорения: В 1995 году Стейнхардт и Иеремия Острикер использовал согласование космологических наблюдений, чтобы показать, что сегодня должен быть ненулевой компонент темной энергии, более 65 процентов от общей плотности энергии, достаточный для ускорения расширения Вселенной.[28] Это было подтверждено тремя годами позже наблюдениями сверхновых в 1998 году.[29][30][31]

Квинтэссенция: Работая с коллегами, он впоследствии представил концепцию квинтэссенция, форма темной энергии, которая меняется со временем.[32] Впервые он был предложен командой Стейнхардта как альтернатива космологической постоянной, которая (по определению) является постоянной и статической; квинтэссенция динамична. Его плотность энергии и давление со временем меняются. Статья 2018 года о домыслах о болотах с Агравалом, Обидсом и Вафой [22] указывает на квинтэссенцию как на единственный вариант темной энергии в теории струн и согласованной квантовой гравитации.

Самовзаимодействующая темная материя: В 2000 г. Дэвид Спергель и Стейнхардт впервые представил концепцию строго самовзаимодействующая темная материя (SIDM) для объяснения различных аномалий в стандартных моделях холодной темноты на основе предположения, что темная материя состоит из слабовзаимодействующие массивные частицы (также называемые «WIMP») [33]

В 2014 году Стейнхардт, Спергель и Джейсон Поллак предположили, что небольшая фракция темной материи может иметь сверхсильное самовзаимодействие, которое заставит частицы быстро слиться и схлопнуться в семена на раннем этапе. сверхмассивные черные дыры.[34]

Квазикристаллы

Развитие теории: В 1983 году Стейнхардт и его тогдашний ученик Дов Левин впервые представили теоретическую концепцию квазикристаллы в раскрытии патента. [7] Полная теория была опубликована в следующем году в статье под названием «Квазикристаллы: новый класс упорядоченных структур». [35] Теория предполагала существование новой фазы твердого вещества, аналогичной мозаике Пенроуза, с вращательной симметрией, ранее считавшейся невозможной для твердых тел. Стейнхардт и Левин назвали новую фазу вещества «квазикристаллом». Никогда прежде не видел атомная структура имело квазипериодическое атомное упорядочение, а не периодическое упорядочение, характерное для обычных кристаллы.

Новая теория опровергла 200-летнюю научную догму и доказала, что квазикристаллы могут нарушать все ранее принятые математические теоремы о симметрии материи. Симметрии, которые когда-то считались запрещенными для твердых тел, на самом деле возможны для квазикристаллов, включая твердые тела с осями симметрии пятого порядка и трехмерными. икосаэдр симметрия.

Первый синтетический квазикристалл: Работая одновременно со Стейнхардтом и Левином, но независимо от них, Дэн Шехтман, Илан Блех, Денис Гратиас и Джон Кан на Национальное бюро стандартов (NBS) были сосредоточены на экспериментальном открытии, которое они не могли объяснить. Это было необычно сплав марганца и алюминия с дифракционная картина из того, что выглядело как острые (хотя и не совсем точечные) пятна, расположенные с икосаэдрической симметрией, которые не соответствовали какой-либо известной кристаллической структуре.[36] Впервые сплав был отмечен в 1982 году, но результаты не были опубликованы до ноября 1984 года, после того как были получены более убедительные данные.[7]

Стейнхардту и Левину показали препринт работы группы Шехтмана, и они сразу поняли, что это может быть экспериментальным доказательством их все еще неопубликованной теории квазикристаллов. [7] Теория, вместе с предположением, что она может объяснить загадочную запрещенную структуру нового сплава, была опубликована в декабре 1984 года. [35]

В конце концов, новый сплав оказался проблематичным. Он оказался нестабильным, и отмеченные недостатки дифракционной картины позволили дать несколько объяснений (в том числе одно о кристаллическое двойникование предложено Линус Полинг ), которые горячо обсуждались в течение следующих нескольких лет. [7]

В 1987 году Ан-Пан Цай и его группа на японском Университет Тохоку сделал важный прорыв синтез первой в мире конюшни икосаэдр квазикристалл. Он имел резкие дифракционные пятна, расположенные в тесном соответствии с теорией квазикристаллов Стейнхардта и Левина, и не соответствовал ни одному из альтернативных объяснений.[37] Теоретические дебаты были фактически прекращены, и теория Стейнхардта-Левина получила широкое признание. [7]

Небольшой образец диаметром около 3 мм из Хатырките -несущий метеорит (верхняя и нижняя левая панели) из коллекции минералов в Museo di Storia Naturale во Флоренции, Италия. 2 января 2009 года Пол Стейнхардт и Нан Яо идентифицировали первый известный природный квазикристалл, внедренный в образец (область обнаружения обозначена красным кружком в правом нижнем углу).

Первый природный квазикристалл: В 1999 году Штейнхардт собрал команду на Университет Принстона искать природный квазикристалл. Команда, состоящая из Питера Лу, Кена Деффейеса и Нан Яо, разработала новый математический алгоритм для поиска в международной базе данных порошковых дифракционных картин.[7] [38]

Первые восемь лет поиск результатов не дал. В 2007 году итальянский ученый Лука Бинди, затем куратор коллекции минералов в Universite ’di Firenze, присоединился к команде. [7] Два года спустя Бинди обнаружил многообещающий образец в хранилище своего музея. [5] Крошечный образец размером несколько миллиметров был упакован в коробку с надписью «хатырките, "который представляет собой обычный кристалл, состоящий из меди и алюминия. 2 января 2009 г. Стейнхардт и Нан Яо, директор Принстонского центра визуализации, исследовали материал и идентифицировали характерную дифракционную картину икосаэдрического квазикристалла. Это был первый известный естественный квазикристалл. [5]

Электронограмма для икосаэдрит, первый природный квазикристалл, полученный направлением электронного пучка вниз по оси симметрии пятого порядка. Эти картины идеально соответствуют (с точностью до экспериментального разрешения) пятичастным структурам, впервые предсказанным Полом Стейнхардтом и Довом Левином в 1980-х годах для икосаэдрического квазикристалла.

В Международная минералогическая ассоциация принял квазикристалл как новый минеральная и обозначил свое имя, икосаэдрит.[5] Материал имел точно такой же атомный состав (Al63Cu24Fe13) как первый термодинамически стабильный квазикристалл, синтезированный Ан-Панг Цай и его группой в их лаборатории в 1987 году.

Экспедиция на Чукотку: Через два года после идентификации музейного образца Штайнхардт организовал международную группу экспертов и возглавил их экспедицию к ее источнику - отдаленному ручью Листвентовый в р. Чукотский автономный округ в северной половине Полуостров Камчатка на Дальнем Востоке России. В состав группы входили Бинди и Валерий Крячко, российский рудный геолог, обнаруживший оригинальные образцы кристалла хатыркита во время работы на ручье Листвентовый в 1979 году. [7]

На локации у ручья Листвентовый на Камчатке в 2011 г. (слева направо): Лука Бинди (Университет Фиренце, Италия), Валерий Крячко (IGEM, Россия) и Пол Стейнхард (Принстон, США)

Другими членами команды были: Крис Андроникос, Вадим Дистлер, Майкл Эдди, Александр Костин, Гленн Макферсон, Марина Юдовская и сын Стейнхардта, Уильям Стейнхардт.[7]

Выкопав и отсыпав полторы тонны глины по берегам ручья Лиственитовый в р. Корякские горы выявлено восемь различных зерен, содержащих икосаэдрит. [7] В течение последующих лет исследований команда Стейнхардта доказала, что как образец, найденный в музее Флоренции, так и образцы, извлеченные с полей на Чукотке, произошли от метеорита, образовавшегося 4,5 миллиарда лет назад (до появления планет), и приземлились на Землю около 15000 человек. много лет назад.[39]

Больше природных квазикристаллов: Дальнейшие исследования выявили в пробах Чукотки и другие новые минералы. В 2014 году было обнаружено, что один из этих минералов представляет собой кристаллическую фазу алюминия, никеля и железа (Al38Ni33Fe30). Он был принят Международной минералогической ассоциацией и назван «стейнхардтит» в честь Штейнхардта.[40] В 2015 году второй тип природных квазикристаллов был обнаружен в другом зерне того же метеорита. Было обнаружено, что второй известный природный квазикристалл представляет собой другую смесь алюминия, никеля и железа (Al71Ni24Fe5) и имеет декагональную симметрию (регулярное наложение атомных слоев, каждый из которых имеет 10-кратную симметрию). Он был принят Внутренней минералогической ассоциацией и получил название «декагонит». [41][42]

Были также обнаружены еще три кристаллических минерала, названные в честь коллег, участвовавших в исследовании квазикристаллов Стейнхардта: «холлистерит» по словам петролога из Принстона Линкольна Холлистера; «Крячкоит» - российский геолог Валерий Крячко; и «столперит» для бывшего ректора Калтеха Эда Столпера. [7]

Квазикристаллический узор плитки Гирих на правой половине лопатка в Дарб-е Имам Святыня

Другие вклады в эту область: Стейнхардт и его сотрудники внесли значительный вклад в понимание уникальных математических и физических свойств квазикристаллов. [43], включая теории о том, как и почему квазикристаллы образуются[44] и их эластичные и гидродинамика характеристики.[45]

Питер Дж. Лу и Стейнхардт открыли квазикристаллический Исламский облицовка Дарб-е Имам Святыня (1453 г.) в Исфахан, Иран построен из гирих плитки.[46] В 2007 году они расшифровали способ, которым ранние художники создавали все более сложные периодические гирих узоры. Было показано, что эти ранние разработки привели к разработке почти идеального квази-кристаллический За пять веков до открытия структур Пенроуза и теории квазикристаллов Стейнхардта-Левина.[7]

Фотоника и гипероднородность

Исследования Стейнхардта по квазикристаллы и другиекристаллические твердые вещества расширилась до работы над дизайнерскими материалами с романом фотонный и фононные свойства.

Фотонные квазикристаллы: Группа исследователей, в которую входили Стейнхардт, Пол Чайкин, Вейнинг Мэн и Миша Мегенс, разработали и испытали первый фотонный квазикристалл с икосаэдрическая симметрия в 2005 году. Они первыми продемонстрировали существование фотонной запрещенной зоны («ФЗЗ»).[47] Эти материалы блокируют свет для конечного диапазона частот (или цветов) и пропускают свет с частотами за пределами этого диапазона, подобно тому, как полупроводник блокирует электроны для конечного диапазона энергий.

Гипероднородные неупорядоченные твердые тела (HUDS): Работаю с Сальваторе Торквато и Мариан Флореску, в 2009 году Стейнхардт открыл новый класс фотонных материалов, названный гипероднородные неупорядоченные твердые тела (HUDS), и показал, что твердые тела, состоящие из гипероднородного неупорядоченного расположения диэлектрических элементов, создают запрещенные зоны с идеальной сферической симметрией.[48][49] Эти материалы, которые действуют как изотропные полупроводники для света, могут использоваться для управления светом и управления им в широком диапазоне приложений, включая оптическая связь, фотонные компьютеры, сбор энергии, нелинейная оптика и улучшенные источники света.

Фотоника: В 2019 году Стейнхардт вместе с Майклом Клаттом и Торквато представил идею «фотоники», которая относится к фотонным материалам на основе пеноподобных конструкций. [50] Они показали, что большие фотонные запрещенные зоны могут возникать в сетевых структурах, созданных путем преобразования краев пены (пересечения между пузырьками пены) в диэлектрический материал для двух самых известных кристаллических структур пены, пены Кельвина и пены Weiare-Phelan.

Etaphase Inc .: Прорыв в метаматериалах Стейнхардта и его коллег из Принстона имеет ценное коммерческое применение. В 2012 году ученые помогли создать новую компанию под названием Etaphase, которая применит их открытия к широкому спектру высокопроизводительных продуктов. Изобретение будет использоваться в интегральных схемах, конструкционных материалах, фотонике, коммуникациях, межчиповых коммуникациях, внутрикристальных коммуникациях, датчиках, передаче данных, сетевых и солнечных приложениях.[51][52]

Аморфные твердые вещества

Исследования Стейнхардта в неупорядоченных формах материи были сосредоточены на структуре и свойствах очки и аморфные полупроводники, и аморфные металлы.

Он построил первую компьютерную модель непрерывной случайной сети (CRN). стекло и аморфный кремний в 1973 году, еще будучи студентом Калтех. CRN остаются ведущей моделью аморфного кремния и других полупроводники сегодня. Работая с Ричардом Албеном и Д. Виром, он использовал компьютерную модель для предсказания структурных и электронных свойств.[53][54]

Работая с Дэвидом Нельсоном и Марко Ронкетти, Стейнхард сформулировал математические выражения, известные как «параметры ориентационного порядка», для вычисления степени выравнивания межатомных связей в жидкости и твердые вещества в 1981 году. Применяя их к компьютерному моделированию одноатомных переохлажденных жидкостей, они показали, что атомы образуют системы с конечным радиусом действия. икосаэдр (как футбольный мяч) ориентационный порядок связей при охлаждении жидкостей.

Почести и награды

Рекомендации

  1. ^ а б c Пол Стейнхардт на Проект "Математическая генеалогия" Отредактируйте это в Викиданных
  2. ^ Принстонский университет (декабрь 2015 г.). "Биография Пола Дж. Стейнхардта". Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ Мак, Кэтрин Дж. (2009). Тесты физики ранней Вселенной с помощью наблюдательной астрономии. proquest.com (Кандидатская диссертация). Университет Принстона. OCLC  437814758.
  4. ^ "Биографический очерк: проф. Пол Дж. Стейнхардт". Физический факультет Принстонского университета. Получено 29 января, 2019.
  5. ^ а б c d Bindi, L .; Steinhardt, P.J .; Yao, N .; Лу, П. (2009). «Природные квазикристаллы». Наука. 324 (5932): 1306–1309. Bibcode:2009Sci ... 324.1306B. Дои:10.1126 / наука.1170827. PMID  19498165.
  6. ^ Steinhardt, P.J .; Турок, Н. (2007). Бесконечная вселенная: за пределами Большого взрыва. Doubleday. ISBN  9780385509640.
  7. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Стейнхардт, П.Дж. (2019). Второй вид невозможного. Саймон и Шустер. ISBN  9781476729923.
  8. ^ "Пол Стейнхардт Био". Пол Стейнхардт. Получено 26 июн 2019.
  9. ^ Albrecht, A .; Стейнхардт П. Дж. (1982). "Космология для теорий Великого Объединения с радиационно-индуцированным нарушением симметрии". Phys. Rev. Lett. 48 (17): 1220–1223. Bibcode:1982ПхРвЛ..48.1220А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.48.1220.
  10. ^ Albrecht, A .; Стейнхардт П.Дж. (1982). «Разогрев инфляционной Вселенной». Phys. Rev. Lett. 48 (20): 1437–1440. Bibcode:1982ПхРвЛ..48.1437А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.48.1437.
  11. ^ Bardeen, J.M .; Steinhardt, P.J .; Тернер, М. С. (1983). «Самопроизвольное создание почти безмасштабных возмущений плотности в инфляционной Вселенной». Phys. Ред. D. 28 (4): 679–693. Bibcode:1983ПхРвД..28..679Б. Дои:10.1103 / PhysRevD.28.679.
  12. ^ Гиббонс, Гэри В.; Хокинг, Стивен У .; Сиклос, S.T.C., ред. (1983). «Естественная инфляция». Самая ранняя Вселенная. Издательство Кембриджского университета. С. 251–66. ISBN  978-0-521-31677-4.
  13. ^ Стейнхардт, Пол Дж. (Апрель 2011 г.). «Дебаты об инфляции: действительно ли теория, лежащая в основе современной космологии, глубоко ошибочна?» (PDF). Scientific American. 304 (4): 36–43. Bibcode:2011SciAm.304d..36S. Дои:10.1038 / scientificamerican0411-36. PMID  21495480.
  14. ^ http://www.physics.princeton.edu/~steinh/vaasrev.pdf
  15. ^ Хорган; Иоанн (1 декабря 2014 г.), "Физик выдвигает космическую теорию, которую он помог создать", Scientific American
  16. ^ Crittenden, R .; Bond, J.R .; Davis, R.L .; Efstathiou, G.E .; Стейнхардт П. Дж. (1993). «Отпечаток гравитационных волн на космическом микроволновом фоне». Phys. Rev. Lett. 71 (3): 324–327. arXiv:Astro-ph / 9303014. Bibcode:1993ФРвЛ..71..324С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.71.324. PMID  10055242.
  17. ^ Crittenden; Davis, R.L .; Стейнхардт П. Дж. (1993). «Поляризация микроволнового фона из-за первичных гравитационных волн». Письма в астрофизический журнал. 417: L13 – L16. arXiv:Astro-ph / 9306027. Bibcode:1993ApJ ... 417L..13C. Дои:10.1086/187082.
  18. ^ а б «МЦТФ - Международный центр теоретической физики». www.ictp.it. Получено 28 января 2019.
  19. ^ а б Ииджас, Анна; Лоеб, Авраам; Стейнхардт, Пол (2013). «Инфляционная парадигма в беде после Planck 2013». Phys. Lett. B. 723 (4–5): 261–266. arXiv:1304.2785. Bibcode:2013ФЛБ..723..261И. Дои:10.1016 / j.physletb.2013.05.023.
  20. ^ а б Ииджас, Анна; Steinhardt, Paul J .; Лоеб, Авраам (2014). «Инфляционный раскол». Phys. Lett. B. 7: 142–146. arXiv:1402.6980. Bibcode:2014ФЛБ..736..142И. Дои:10.1016 / j.physletb.2014.07.012.
  21. ^ "Заполнение большого пробела в теории Эйнштейна, Пол Стейнхардт TEDxCLESalon". YouTube. Получено 21 сентября, 2016.
  22. ^ а б Повинуясь, Жорж; Оогури, Хироси; Стейнхардт, Пол Дж. (2018). "О космологическом значении струнного болота". Phys. Lett. B. 784: 271–276. arXiv:1806.09718v2. Bibcode:2018ФЛБ..784..271А. Дои:10.1016 / j.physletb.2018.07.040.
  23. ^ Хури, Дж .; Оврут, Б .; Стейнхардт, П. Дж. (2001). «Экпиротическая вселенная: сталкивающиеся браны и происхождение горячего большого взрыва». Phys. Ред. D. 64 (12): 123522. arXiv:hep-th / 0103239. Bibcode:2001ПхРвД..64л3522К. Дои:10.1103 / PhysRevD.64.123522.
  24. ^ Steinhardt, P.J .; Турок, Н. (25 апреля 2002 г.). «Циклическая модель Вселенной». Наука. 296 (5572): 1436–1439. arXiv:hep-th / 0111030. Bibcode:2002Наука ... 296.1436S. Дои:10.1126 / science.1070462. PMID  11976408.
  25. ^ а б c d Иджас, Анна; Стейнхардт, Пол (2019). «Новый вид циклической вселенной». Phys. Lett. B. 795: 666–672. arXiv:1904.08022v1. Bibcode:2019ФЛБ..795..666И. Дои:10.1016 / j.physletb.2019.06.056.
  26. ^ Steinhardt, P.J .; Турок, Н. (2006). «Почему космологическая постоянная мала и положительна». Наука. 312 (5777): 1180–1182. arXiv:astro-ph / 0605173. Bibcode:2006Научный ... 312.1180S. Дои:10.1126 / science.1126231. PMID  16675662.
  27. ^ Бары, I .; Steinhardt, P.J .; Турок, Н. (2013). «Циклидная космология, конформная симметрия и метастабильность Хиггса». Phys. Lett. B. 726 (1–3): 50–55. arXiv:1307.8106. Bibcode:2013ФЛБ..726 ... 50Б. Дои:10.1016 / j.physletb.2013.08.071.
  28. ^ Ostriker, J. P .; Стейнхардт П.Дж. (1995). «Наблюдательный случай для Вселенной с низкой плотностью и ненулевой космологической постоянной». Природа. 377 (6550): 600–602. Bibcode:1995Натура 377..600O. Дои:10.1038 / 377600a0.
  29. ^ Riess, A .; др. и др. (1998). "Наблюдательные свидетельства от сверхновых для ускоряющейся Вселенной и космологической постоянной". Астрономический журнал. 116 (3): 1009–1038. arXiv:Astro-ph / 9805201. Bibcode:1998AJ .... 116.1009R. Дои:10.1086/300499.
  30. ^ Перлмуттер, С.; др. и др. (1999). "Измерения Омеги и Ламбы по 42 сверхновым с большим красным смещением". Астрофизический журнал. 517 (2): 565–586. arXiv:Astro-ph / 9812133. Bibcode:1999ApJ ... 517..565P. Дои:10.1086/307221.
  31. ^ Бахколл, Н.А.; Острикер, Дж.; Perlmutter, S .; Стейнхардт, П.Дж. (1999). «Космический треугольник: раскрытие состояния Вселенной». Наука. 284 (5419): 1481–1488. arXiv:Astro-ph / 9906463. Bibcode:1999Научный ... 284.1481B. Дои:10.1126 / science.284.5419.1481.
  32. ^ Caldwell, R.R .; Dave, R .; Стейнхардт, П.Дж. (1998). «Космологический отпечаток энергетической составляющей с общим уравнением состояния». Phys. Rev. Lett. 80 (8): 1582–1585. arXiv:Astro-ph / 9708069. Bibcode:1998ПхРвЛ..80.1582С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.80.1582.
  33. ^ Spergel, D.N .; Стейнхардт, П.Дж. (2000). "Наблюдательные доказательства самовзаимодействующей холодной темной материи". Phys. Rev. Lett. 84 (17): 3760–3763. arXiv:Astro-ph / 9909386. Bibcode:2000ПхРвЛ..84.3760С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.84.3760. PMID  11019199.
  34. ^ Поллак, Джейсон; Спергель, Дэвид Н.; Стейнхардт, Пол Дж. (2014). «Сверхмассивные черные дыры из сверхсильно взаимодействующей темной материи». Астрофизический журнал. 804 (2): 131. arXiv:1501.00017. Bibcode:2015ApJ ... 804..131P. Дои:10.1088 / 0004-637X / 804/2/131.
  35. ^ а б Levine, D .; Стейнхардт П.Дж. (1984). «Квазикристаллы: новый класс упорядоченных структур» (PDF). Phys. Rev. Lett. 53 (26): 2477–2480. Bibcode:1984ПхРвЛ..53.2477Л. Дои:10.1103 / PhysRevLett.53.2477.
  36. ^ Шехтман, Д .; Blech, I .; Gratias, D .; Кан, Дж. (1984). «Металлическая фаза с дальним ориентационным порядком и без поступательной симметрии». Phys. Rev. Lett. 53 (20): 1951–1953. Bibcode:1984ПхРвЛ..53.1951С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.53.1951.
  37. ^ Цай, Ан-Пан; Иноуэ, Акихиса; Масумото, Цуёси (1987). «Стабильный квазикристалл в системе Al-Cu-Fe». Японский журнал прикладной физики. 26 (Часть 2, номер 9): L1505 – L1507. Bibcode:1987JaJAP..26L1505T. Дои:10.1143 / JJAP.26.L1505.
  38. ^ Lu, P .; Deffreyes, K .; Steinhardt, P.J .; Яо (2001). «Идентификация и индексирование икосаэдрических квазикристаллов по порошковой дифрактограмме». Phys. Rev. Lett. 87 (27): 275507. arXiv:cond-mat / 0108259. Bibcode:2001ПхРвЛ..87А5507Л. Дои:10.1103 / PhysRevLett.87.275507. PMID  11800896.
  39. ^ Вулховер, Натали. «В зернышке - взгляд на космос». Журнал Quanta. Получено 11 октября, 2015.
  40. ^ а б Уильямс, профессор Питер (1 июля 2014 г.). "Письмо Луке Бинди" (PDF). Школа науки и здоровья, Западный Сиднейский университет / Пол Дж. Стейнхардт. Получено 29 января, 2019.
  41. ^ Бинди, Лука; Яо, Нан; Лин, Чейни; Холлистер, Линкольн С .; Андроникос, Кристофер Л .; Дистлер, Вадим В .; Эдди, Майкл П .; Костин, Александр; Крячко, Валерий; Макферсон, Гленн Дж .; Steinhardt, William M .; Юдовская, Марина; Стейнхардт, Пол Дж. (2015). «Природный квазикристалл с декагональной симметрией». Научные отчеты. 5: 9111. Bibcode:2015НатСР ... 5Э9111Б. Дои:10.1038 / srep09111. ЧВК  4357871. PMID  25765857.
  42. ^ «Декагонит, Al71Ni24Fe5, квазикристалл с декагональной симметрией». Американский минералог. 100 (10). Октябрь 2015 г. Дои:10.2138 / am-2015-5423.
  43. ^ Socolar, J .; Стейнхардт П.Дж. (1986). «Квазикристаллы II: конфигурации элементарных ячеек» (PDF). Phys. Ред. B. 34 (2): 617–647. Bibcode:1986ПхРвБ..34..617С. Дои:10.1103 / PhysRevB.34.617. PMID  9939668.
  44. ^ Jeong, H.C .; Стейнхардт, П.Дж. (1996). «Более простой подход к мозаике Пенроуза с последствиями для формирования квазикристаллов». Природа. 382 (6590): 431–433. Bibcode:1996Натура.382..431S. Дои:10.1038 / 382431a0.
  45. ^ Levine, D .; Лубенский, Т .; Ostlund, S .; Ramaswamy, S .; Steinhardt, P.J .; Тонер, Дж. (1985). «Упругость и дислокации в пентагональных и икосаэдрических квазикристаллах». Phys. Rev. Lett. 54 (14): 1520–1523. Bibcode:1985ПхРвЛ..54.1520Л. Дои:10.1103 / PhysRevLett.54.1520. PMID  10031060.
  46. ^ Lu, P .; Стейнхардт, П.Дж. (2007). «Десятиугольные и квазикристаллические плитки в средневековой исламской архитектуре». Наука. 315 (5815): 1106–1110. Bibcode:2007Научный ... 315.1106Л. Дои:10.1126 / science.1135491. PMID  17322056.
  47. ^ Man, W .; Megens, M .; Steinhardt, P.J .; Чайкин, П. (2005). «Экспериментальное измерение фотонных свойств икосаэдрических квазикристаллов». Природа. 436 (7053): 993–996. Bibcode:2005Натура 436..993М. Дои:10.1038 / природа03977. PMID  16107842.
  48. ^ Флореску, М .; Torquato, S .; Стейнхардт, Пол Дж. (2009). «Создавайте неупорядоченные материалы с большой полной фотонной запрещенной зоной». Труды Национальной академии наук. 106 (49): 20658–20663. arXiv:1007.3554. Bibcode:2009PNAS..10620658F. Дои:10.1073 / pnas.0907744106. ЧВК  2777962. PMID  19918087.
  49. ^ Man, W .; др. и др. (2013). «Изотропные запрещенные зоны и волноводы произвольной формы, наблюдаемые в гипероднородных неупорядоченных фотонных телах». Труды Национальной академии наук. 110 (40): 15886–15891. arXiv:1311.2632. Bibcode:2013ПНАС..11015886М. Дои:10.1073 / pnas.1307879110. ЧВК  3791749. PMID  24043795.
  50. ^ Клатт, Майкл А .; Торквато, Сальваторе; Стейнхардт, Пол Дж. (2019). «Фотонная конструкция позволяет получить значительную ширину запрещенной зоны в 3D фотонах». Труды Национальной академии наук. 116 (47): 23480–23486. Bibcode:2019PNAS..11623480K. Дои:10.1073 / пнас.1912730116. ЧВК  6876150. PMID  31694882.
  51. ^ "Etaphase Incorporated". Etaphase Incorporated. Получено 28 января 2019.
  52. ^ http://cherrypit.princeton.edu/photonics-story-April-2013.pdf[постоянная мертвая ссылка ]
  53. ^ Steinhardt, P.J .; Alben, R .; Даффи, М. Г .; Полк, Д. Э. (1973). «Расслабленные модели непрерывных случайных сетей». Phys. Ред. B. 8 (12): 6021–6023. Bibcode:1973ПхРвБ ... 8.6021С. Дои:10.1103 / Physrevb.8.6021.
  54. ^ Alben, R .; Weaire, D .; Стейнхардт, П.Дж. (1973). «Однополосная плотность состояний для модели Полка». Журнал физики. 6 (20): L384 – L386. Bibcode:1973JPhC .... 6L.384A. Дои:10.1088/0022-3719/6/20/003.
  55. ^ "Архив сотрудников APS". www.aps.org. Получено 28 января 2019.
  56. ^ «Сотрудник Фонда Гуггенхайма». Получено 15 сентября 2019.
  57. ^ "Пол Штайнхардт". www.nasonline.org. Получено 28 января 2019.
  58. ^ «Лауреат премии Стэнли Коррсина 2018». www.aps.org. Получено 28 января 2019.
  59. ^ "Получатели премии Джона Скотта 2001-2011". www.garfield.library.upenn.edu. Получено 28 января 2019.
  60. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2015-01-06. Получено 2015-01-06.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  61. ^ "Пол Штайнхардт". Институт Рэдклиффа при Гарвардском университете. 7 мая 2012. Получено 28 января 2019.
  62. ^ «Награды выдающихся выпускников». Ассоциация выпускников Калифорнийского технологического института. Получено 28 января 2019.
  63. ^ "Премия Aspen Institute Italia".