Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пол Стейнхардт
Пол Дж. Стейнхардт.jpg
Родившийся
Пол Джозеф Стейнхардт

( 1952-12-25 )25 декабря 1952 г. (68 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) -мерностях  (1978)
ДокторантСидни Р. Коулман [1]
Другие научные консультанты
Докторанты
Интернет сайтpaulsteinhardt .org

Пол Джозеф Стейнхардт (родился 25 декабря 1952 г.) - американский физик-теоретик , основные исследования которого лежат в области космологии и физики конденсированного состояния. В настоящее время он является профессором наук имени Альберта Эйнштейна в Принстонском университете, где он работает на факультете как физического, так и астрофизического факультетов. [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, как считалось, существовали только как искусственные материалы, пока он не открыл первый известный природный квазикристалл в музейном образце. [5] Впоследствии он возглавил отдельную группу, которая продолжила это открытие еще несколькими примерами природных квазикристаллов, извлеченных из дебрей полуострова Камчатка на Дальнем Востоке России.

Он написал две популярные книги на эти темы. Бесконечная Вселенная: За пределами Большого Взрыва (2007) , в соавторстве с Нилом Туроком , описывает раннюю борьбу против широко принятой теории большого взрыва и последующее развитие подпрыгивающих или циклических теорий Вселенной, которые в настоящее время исследуются и проверено. [6] «Второй вид невозможного: необычные поиски новой формы материи» (2019) рассказывает историю квазикристаллов после изобретения им концепции вместе со своим тогдашним студентом Довом Левином во время его экспедиции на Дальний Восток России для поиска метеорита. фрагменты, содержащие природные квазикристаллические зерна, образовавшиеся миллиарды лет назад. [7]

Образование и карьера [ править ]

Стейнхардт получил степень бакалавра физики в Калифорнийском технологическом институте в 1974 г. и степень доктора философии. Он получил степень доктора физики в Гарвардском университете в 1978 году, где его научным руководителем был Сидни Коулман . [1] Он был младшим научным сотрудником Гарвардского общества стипендиатов с 1978 по 1981 год; прошел путь от младшего преподавателя до профессора Мэри Аманда Вуд Пенсильванского университета в период с 1981 по 1998 год, в течение которых он поддерживал долгие отношения с Исследовательским центром Томаса Дж. Уотсона ; Он работает на факультете Принстонского университета с осени 1998 года. Он стал соучредителем Принстонского центра теоретических наук и был его директором с 2007 по 2019 год.[8]

Исследование [ править ]

Инфляционная космология [ править ]

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

Медленная инфляция и зарождение зародышей галактик: в 1982 году Стейнхардт и Андреас Альбрехт [9] (и, независимо, Андрей Линде ) построили первые инфляционные модели, которые могли ускорить расширение Вселенной в достаточной степени, чтобы объяснить наблюдаемую гладкость. и плоскостность Вселенной, а затем «грациозный выход» 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 С. 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 нашей Вселенной. 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 вечной инфляции . [12] В конечном итоге было показано, что бесконечная инфляция является общей чертой инфляционных моделей, которая приводит к мультивселенной , разделению пространства на бесконечное множество пятен, охватывающих бесконечный диапазон результатов, вместо единой гладкой и плоской вселенной, как изначально надеялся при первом предложении.

Хотя некоторые космологи позже пришли к мнению о мультивселенной, Стейнхардт постоянно выражал обеспокоенность тем, что это полностью разрушает предсказательную силу теории, которую он помог создать. Поскольку теория инфляции ведет к мультивселенной, допускающей 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 температурных картах B-моды и поляризации микроволновое фоновое излучение в 1993 году. [16] [17]

Несмотря на его критику идеи, главный вклад Стейнхардта в теорию инфляции был признан в 2002 году, когда он разделил премию Дирака с Аланом Гутом из Массачусетского технологического института и Андреем Линде из Стэнфорда . [18]

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

Согласно их анализу результатов спутника Planck 2013, шансы получить вселенную, соответствующую наблюдениям, после периода инфляции меньше единицы в гуголплексе . [21] Стейнхардт и его команда назвали 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 гипотезами о струнах и болотах: 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») ) от того, что требуется для согласования модели с квантовой гравитацией. [22]

Отскок и циклическая космология [ править ]

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 предполагает 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, аналогичные 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 расширяется от цикла к циклу, означает, что энтропия, произведенная в более ранних циклах (за счет образования звезд и других процессов, производящих энтропию), все больше уменьшается по мере прохождения циклов и, таким образом, 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 инфляционными моделями. 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 огромным значением, ожидаемым теориями квантовой гравитации. [26] Космологическая постоянная может вначале быть большой, как и ожидалось, но затем медленно уменьшаться в течение многих циклов до крошечного значения, наблюдаемого сегодня.

Открытие поля Хиггса на Большом адронном коллайдере (LHC) может обеспечить дополнительную поддержку циклической модели. [27] Согласно расчетам, сделанным Стейнхардтом, Туроком и Ицхаком Барсом, данные с LHC предполагают, что текущий 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: темной энергии , проблемы космологической постоянной и темной материи .

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

Квинтэссенция: работая с коллегами, он впоследствии представил концепцию квинтэссенции , формы темной энергии, которая изменяется со временем. [32] Впервые она была предложена командой Стейнхардта как альтернатива космологической постоянной, которая (по определению) является постоянной и статической; квинтэссенция динамична. Его плотность энергии и давление со временем меняются. В статье 2018 года о предположениях о болотах с Агравалом, Обидсом и Вафой [22] указывается на квинтэссенцию как на единственный вариант темной энергии в теории струн и согласованной квантовой гравитации.

Самовзаимодействующая темная материя: в 2000 году Дэвид Спергель и Стейнхардт впервые представили концепцию сильно самовзаимодействующей темной материи (SIDM) для объяснения различных аномалий в стандартных холодных темных моделях, основанных на предположении, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (также упоминаемых как "WIMPs") [33]

В 2014 году Стейнхардт, Спергель и Джейсон Поллак предположили, что небольшая фракция темной материи может иметь сверхсильные самовзаимодействия, в результате чего частицы быстро сливаются и коллапсируют в зародыши ранних сверхмассивных черных дыр . [34]

Квазикристаллы [ править ]

Развитие теории: в 1983 году Стейнхардт и его тогдашний ученик Дов Левин впервые представили теоретическую концепцию квазикристаллов в раскрытии патента. [7] Полная теория была опубликована в следующем году в статье «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 наблюдаемая атомная структура имела квазипериодическое атомное упорядочение, а не периодическое упорядочение, характерное для обычных кристаллов .

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 пятикратной симметрии и трехмерной икосаэдрической симметрией.

Первый синтетический квазикристалл: работая одновременно со Стейнхардтом и Левином, но независимо от них, Дэн Шехтман , Илан Блех, Денис Гратиас и Джон Кан из Национального бюро стандартов (NBS) сосредоточились на экспериментальном открытии, которое они не могли объяснить. Это был необычный сплав марганца и алюминия с дифракционной картиной, состоящей из резких (хотя и не совсем точечных) пятен, расположенных с икосаэдрической симметрией, которая не соответствовала ни одной известной кристаллической структуре. [36] Сплав был впервые 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 г. [35]

В конце концов, новый сплав оказался проблематичным. Это оказалось нестабильным, и отмеченные недостатки дифракционной картины позволили дать множество объяснений (включая одно о двойниковании кристаллов, предложенное Линусом Полингом ), которые горячо обсуждались в течение следующих нескольких лет. [7]

В 1987 году Ан-Пан Цай и его группа из японского университета Тохоку совершили важный прорыв, синтезируя первый в мире стабильный икосаэдрический квазикристалл. Он имел резкие дифракционные пятна, расположенные в точном соответствии с теорией квазикристаллов Стейнхардта и Левина, и не соответствовал никаким альтернативным объяснениям. [37] Теоретические дебаты были фактически прекращены, и теория Стейнхардта-Левина получила широкое признание. [7]

Небольшой образец, около 3 мм в диаметре, в виде Khatyrkite водоносного метеорита (верхние и нижние левые панели) из минеральной коллекции в Музее - ди - 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 Стейнхардт собрал команду в Принстонском университете для поиска природного квазикристалла. 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 к команде присоединился итальянский ученый Лука Бинди , в то время хранивший коллекцию минералов в Universite 'di Firenze. [7] Два года спустя Бинди обнаружил многообещающий образец в хранилище своего музея. [5] Крошечный образец размером несколько миллиметров был упакован в коробку с надписью « хатыркит », которая представляет собой обычный кристалл, состоящий из меди и алюминия. 2 января 2009 года Стейнхардт и Нан Яо, директор Принстонского центра визуализации, исследовали материал и идентифицировали характерную дифракционную картину икосаэдрического квазикристалла. Это был первый известный природный квазикристалл . [5]

Электронограмма икосаэдрита , первого природного квазикристалла, полученная путем направления электронного луча 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.

Международная минералогическая ассоциация приняла квазикристалл в качестве нового минерала и обозначала его имя, icosahedrite . [5] Материал имел точно такой же атомный состав (Al 63 Cu 24 Fe 13 ), что и 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 Стейнхардт организовал международную группу экспертов и возглавил их экспедицию к ее истоку, отдаленному ручью Листвентовый в Чукотском автономном округе в северной половине полуострова Камчатка на Дальнем Востоке России. . В состав группы входили Бинди и Валерий Крячко, российский геолог-рудник, которые обнаружили оригинальные образцы кристалла хатыркита во время работы на ручье Листвентовый в 1979 году [7].

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

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

После раскопок и выемки полутора тонн глины по берегам ручья Лиственитовый в Корякских горах было обнаружено 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 Земля около 15000 лет назад. [39]

Больше природных квазикристаллов: Дальнейшие исследования выявили другие новые минералы в образцах Чукотки. 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 «стейнхардтитом» в честь Стейнхардта [40]. В 2015 году второй тип природного квазикристалла был обнаружен в другом зерне того же метеорита. Второй известный природный квазикристалл оказался другой смесью алюминия, никеля и железа (Al71Ni24Fe5) и имел декагональную симметрию (регулярное наложение атомных слоев, каждый из которых имеет 10-кратную симметрию). Он был принят Международной 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 перемычки в храме Дарб-э Имам

Другой вклад 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], а также их упругие и гидродинамические свойства. [45]

Питер Дж. Лу и Стейнхардт обнаружили квазикристаллическую исламскую плитку в святилище Дарбе-Имам (1453 г.) в Исфахане , Иран, построенную из плиток гири . [46] В 2007 году они расшифровали способ, которым ранние художники создавали все более сложные периодические узоры гирих . Демонстрировалось Эти ранние проекты , чтобы завершились в развитии почти идеального квази- кристаллического шаблона пяти веков до открытия узоров Пенроуза и квазикристаллов теории Стейнхардт-Левина. [7]

Фотоника и гипероднородность [ править ]

Исследования Стейнхардта квазикристаллов и других некристаллических твердых тел расширились до работы над дизайнерскими материалами с новыми фотонными и фононными свойствами.

Фотонные квазикристаллы: группа исследователей, включая Стейнхардта, Пола Чайкина, Вейнинга Мана и Мишу Мегенс, разработала и протестировала первый фотонный квазикристалл с икосаэдрической симметрией в 2005 году. Они были первыми, кто продемонстрировал существование фотонных запрещенных зон («ФЗЗ»). [47] Эти материалы блокируют свет для конечного диапазона частот (или цветов) и пропускают свет с частотами за пределами этого диапазона, аналогично тому, как полупроводник блокирует электроны для конечного диапазона энергий.

Гипероднородные неупорядоченные твердые тела (HUDS). Работая с Сальваторе Торквато и Марианом Флореску, в 2009 году Стейнхардт открыл новый класс фотонных материалов, называемых гипероднородными неупорядоченными твердыми телами (HUDS), и показал, что твердые тела, состоящие из гипероднородно неупорядоченного расположения диэлектрических элементов, образуют запрещенные зоны с идеальная сферическая симметрия. [48] [49] Эти материалы, которые действуют как изотропные полупроводники для света, могут использоваться для управления светом и манипулирования им в широком диапазоне приложений, включая оптическую связь , фотонные компьютеры, сбор энергии, нелинейную оптику 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 Вейаре-Фелана.

Etaphase Inc.: Прорыв в метаматериалах Стейнхардта и его коллег из Принстона имеет ценные коммерческие применения. 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 тела [ править ]

Исследование Стейнхардта в неупорядоченных форм материи была сосредоточена на структуру и свойства стекол и аморфных полупроводниках , и аморфных металлов .

Он построил первую компьютерную модель непрерывной случайной сети (CRN) стекла и аморфного кремния в 1973 году, еще будучи студентом Калифорнийского технологического института . CRN остаются ведущей моделью аморфного кремния и других полупроводников 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 жидкостях и твердых телах в 1981 году. Применяя их к компьютерному моделированию одноатомных переохлажденных жидкостей, они показали, что атомы образуют структуры с конечным размером икосаэдрических (подобных футбольному мячу) связями по мере охлаждения жидкостей.

Почести и награды [ править ]

  • В 1986 году Стейнхардт был избран членом Американского физического общества в знак признания его вклада в космологию и теоретическое понимание квазикристаллов. [55]
  • В 1994 году он был назначен научным сотрудником Гуггенхайма. [56]
  • В 1998 году он был избран членом Национальной академии наук США . [57]
  • В 2002 году Стейнхардт был награжден за свою работу над инфляционной моделью Вселенной медалью П.А.М. Дирака от Международного центра теоретической физики . Он разделил награду с Аланом Гутом из Массачусетского технологического института и Андреем Линде из Стэнфорда. [18]
  • В 2010 году Стейнхардт получил премию Оливера Бакли по конденсированной среде Американского физического общества за новаторский вклад в теорию квазикристаллов . [58]
  • В 2012 году он получил премию Джона Скотта за свои работы по квазикристаллам. [59]
  • В 2012 году Стейнхардт был назван Simons членом в теоретической физике [60] и Рэдклифф сотрудник в Рэдклифф Институте перспективных исследований в Гарварде. [61]
  • В 2014 году он получил награду выдающихся выпускников Калифорнийского технологического института. [62]
  • В 2014 году Международная минералогическая ассоциация приняла новый минерал из метеорита Хатырка в официальный каталог природных минералов и назвала его в его честь « стейнхардтит ». [40]
  • В 2018 году он разделил премию Aspen Institute Italia с Лукой Бинди за научные исследования и сотрудничество между Италией и США. [63]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Пол Стейнхардт в проекте « Математическая генеалогия»
  2. ^ Принстонский университет (декабрь 2015 г.). "Биография Пола Дж. Стейнхардта" . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  3. ^ Мак, Кэтрин Дж. (2009). Проверки 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 . Проверено 29 января 2019 года .
  5. ^ a b c d Bindi, L .; Steinhardt, PJ; Yao, N .; Лу, П. (2009). «Природные квазикристаллы». Наука . 324 (5932): 1306–1309. Bibcode : 2009Sci ... 324.1306B . DOI : 10.1126 / science.1170827 . PMID 19498165 . S2CID 14512017 .  
  6. ^ Steinhardt, PJ; Турок, Н.Г. (2007). Бесконечная Вселенная: за пределами Большого взрыва . Doubleday. ISBN  9780385509640.
  7. ^ Б с д е е г ч я J к л м Стейнхардт, PJ (2019). Второй вид невозможного . Саймон и Шустер. ISBN 9781476729923.
  8. ^ "Пол Стейнхардт Био" . Пол Стейнхардт . Проверено 26 июня 2019 .
  9. ^ Альбрехт, А .; Стейнхардт, П. Дж. (1982). "Космология для теорий Великого Объединения с радиационно-индуцированным нарушением симметрии". Phys. Rev. Lett . 48 (17): 1220–1223. Bibcode : 1982PhRvL..48.1220A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.48.1220 .
  10. ^ Альбрехт, А .; Стейнхардт, П. Дж. (1982). «Разогрев инфляционной Вселенной». Phys. Rev. Lett . 48 (20): 1437–1440. Bibcode : 1982PhRvL..48.1437A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.48.1437 .
  11. ^ Бардин, JM; Steinhardt, PJ; Тернер, MS (1983). «Самопроизвольное создание почти безмасштабных возмущений плотности в инфляционной Вселенной». Phys. Rev. D . 28 (4): 679–693. Bibcode : 1983PhRvD..28..679B . DOI : 10.1103 / PhysRevD.28.679 .
  12. ^ Гиббонс, Гэри В .; Хокинг, Стивен У .; Сиклос, STC, 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 . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0411-36 . PMID 21495480 .  
  14. ^ http://www.physics.princeton.edu/~steinh/vaasrev.pdf
  15. ^ Хорган; Джон (1 декабря 2014 г.), "Физик выдвигает космическую теорию, которую он помог зачать" , Scientific American
  16. ^ Crittenden, R .; Бонд, младший; Дэвис, Р.Л .; Efstathiou, GE; Стейнхардт, П.Дж. (1993). «Отпечаток гравитационных волн на космическом микроволновом фоне». Phys. Rev. Lett . 71 (3): 324–327. arXiv : astro-ph / 9303014 . Bibcode : 1993PhRvL..71..324C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.71.324 . PMID 10055242 . S2CID 18553924 .  
  17. ^ Crittenden; Дэвис, Р.Л .; 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 . DOI : 10.1086 / 187082 . S2CID 18194291 . 
  18. ^ a b «ICTP - Международный центр теоретической физики» . www.ictp.it . Проверено 28 января 2019 .
  19. ^ a b Iijas, 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 : 2013PhLB..723..261I . DOI : 10.1016 / j.physletb.2013.05.023 . S2CID 14875751 . 
  20. ^ a b Iijas, Анна; Steinhardt, Paul J .; Лоеб, Авраам (2014). «Инфляционный раскол». Phys. Lett. B . 7 : 142–146. arXiv : 1402,6980 . Bibcode : 2014PhLB..736..142I . DOI : 10.1016 / j.physletb.2014.07.012 . S2CID 119096427 .  
  21. ^ "Заполнение большого пробела в теории Эйнштейна, Пол Стейнхардт TEDxCLESalon" . YouTube . Проверено 21 сентября 2016 года .
  22. ^ a b Повиноваться, Жорж; Оогури, Хироси; Стейнхардт, Пол Дж. (2018). "О космологическом значении струнного болота". Phys. Lett. B . 784 : 271–276. arXiv : 1806.09718v2 . Bibcode : 2018PhLB..784..271A . DOI : 10.1016 / j.physletb.2018.07.040 . S2CID 119252887 . 
  23. ^ Хури, Дж .; Оврут, Б .; Стейнхардт, П.Дж. (2001). «Экпиротическая вселенная: сталкивающиеся браны и происхождение горячего большого взрыва». Phys. Rev. D . 64 (12): 123522. arXiv : hep-th / 0103239 . Bibcode : 2001PhRvD..64l3522K . DOI : 10.1103 / PhysRevD.64.123522 . S2CID 374628 . 
  24. ^ Steinhardt, PJ; Турок, Н. (25 апреля 2002 г.). «Циклическая модель Вселенной». Наука . 296 (5572): 1436–1439. arXiv : hep-th / 0111030 . Bibcode : 2002Sci ... 296.1436S . DOI : 10.1126 / science.1070462 . PMID 11976408 . S2CID 1346107 .  
  25. ^ a b c d Иджас, Анна; Стейнхардт, Пол (2019). «Новый вид циклической вселенной». Phys. Lett. B . 795 : 666–672. arXiv : 1904.08022v1 . Bibcode : 2019PhLB..795..666I . DOI : 10.1016 / j.physletb.2019.06.056 . S2CID 118712442 . 
  26. ^ Steinhardt, PJ; Турок, Н. (2006). «Почему космологическая постоянная мала и положительна». Наука . 312 (5777): 1180–1182. arXiv : astro-ph / 0605173 . Bibcode : 2006Sci ... 312.1180S . DOI : 10.1126 / science.1126231 . PMID 16675662 . S2CID 14178620 .  
  27. ^ Барс, I .; Steinhardt, PJ; Турок, Н. (2013). «Циклидная космология, конформная симметрия и метастабильность Хиггса». Phys. Lett. B . 726 (1–3): 50–55. arXiv : 1307,8106 . Bibcode : 2013PhLB..726 ... 50В . DOI : 10.1016 / j.physletb.2013.08.071 . S2CID 592287 . 
  28. ^ Острикер, JP; Стейнхардт, П.Дж. (1995). «Наблюдательный случай для Вселенной с низкой плотностью и ненулевой космологической постоянной». Природа . 377 (6550): 600–602. Bibcode : 1995Natur.377..600O . DOI : 10.1038 / 377600a0 . S2CID 4236645 . 
  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 . DOI : 10.1086 / 300499 . S2CID 15640044 . 
  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 . DOI : 10.1086 / 307221 . S2CID 118910636 . 
  31. ^ Bahcall, NA ; Острикер, JP ; Perlmutter, S .; Стейнхардт, П.Дж. (1999). «Космический треугольник: раскрытие состояния Вселенной». Наука . 284 (5419): 1481–1488. arXiv : astro-ph / 9906463 . Bibcode : 1999Sci ... 284.1481B . DOI : 10.1126 / science.284.5419.1481 . S2CID 15271568 . 
  32. ^ Колдуэлл, RR; 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 : 1998PhRvL..80.1582C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.80.1582 . S2CID 597168 .  
  33. ^ Спергель, DN; Стейнхардт, П.Дж. (2000). «Наблюдательные свидетельства самовзаимодействующей холодной темной материи» . Phys. Rev. Lett . 84 (17): 3760–3763. arXiv : astro-ph / 9909386 . Bibcode : 2000PhRvL..84.3760S . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.84.3760 . PMID 11019199 . S2CID 6669358 .  
  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 . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 804/2/131 . S2CID 15916893 . 
  35. ^ а б Левин, Д .; Стейнхардт, П.Дж. (1984). «Квазикристаллы: новый класс упорядоченных структур» (PDF) . Phys. Rev. Lett . 53 (26): 2477–2480. Bibcode : 1984PhRvL..53.2477L . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.53.2477 .
  36. ^ Шехтман, Д .; Blech, I .; Gratias, D .; Кан, JW (1984). «Металлическая фаза с дальним ориентационным порядком и без поступательной симметрии» . Phys. Rev. Lett . 53 (20): 1951–1953. Полномочный код : 1984PhRvL..53.1951S . DOI : 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 . DOI : 10,1143 / JJAP.26.L1505 .
  38. ^ Lu, P .; Deffreyes, K .; Steinhardt, PJ; Яо (2001). «Идентификация и индексирование икосаэдрических квазикристаллов по порошковой дифрактограмме». Phys. Rev. Lett . 87 (27): 275507. arXiv : cond-mat / 0108259 . Bibcode : 2001PhRvL..87A5507L . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.87.275507 . PMID 11800896 . S2CID 2814118 .  
  39. ^ Wolchover, Натали. «В зерне - проблеск космоса» . Журнал Quanta . Проверено 11 октября 2015 года .
  40. ^ a b Уильямс, профессор Питер (1 июля 2014 г.). «Письмо Луке Бинди» (PDF) . Школа науки и здоровья, Университет Западного Сиднея / Пол Дж. Стейнхардт . Проверено 29 января 2019 года .
  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 : 2015NatSR ... 5E9111B . DOI : 10.1038 / srep09111 . PMC 4357871 . PMID 25765857 .  
  42. ^ "Декагонит, Al71Ni24Fe5, квазикристалл с декагональной симметрией" . Американский минералог . 100 (10). Октябрь 2015 г. doi : 10.2138 / am-2015-5423 . S2CID 101528286 . 
  43. ^ Socolar, J .; Стейнхардт П.Дж. (1986). «Квазикристаллы II: конфигурации элементарных ячеек» (PDF) . Phys. Rev. B . 34 (2): 617–647. Bibcode : 1986PhRvB..34..617S . DOI : 10.1103 / PhysRevB.34.617 . PMID 9939668 .  
  44. ^ Jeong, HC; Стейнхардт, П.Дж. (1996). «Более простой подход к мозаике Пенроуза с последствиями для формирования квазикристаллов». Природа . 382 (6590): 431–433. Bibcode : 1996Natur.382..431S . DOI : 10.1038 / 382431a0 . S2CID 4354819 . 
  45. ^ Левин, D .; Лубенский, Т .; Ostlund, S .; Ramaswamy, S .; Steinhardt, PJ; Тонер, Дж. (1985). «Упругость и дислокации в пентагональных и икосаэдрических квазикристаллах». Phys. Rev. Lett . 54 (14): 1520–1523. Bibcode : 1985PhRvL..54.1520L . DOI : 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 : 2007Sci ... 315.1106L . DOI : 10.1126 / science.1135491 . PMID 17322056 . S2CID 10374218 .  
  47. ^ Человек, W .; Megens, M .; Steinhardt, PJ; Чайкин, П. (2005). «Экспериментальное измерение фотонных свойств икосаэдрических квазикристаллов». Природа . 436 (7053): 993–996. Bibcode : 2005Natur.436..993M . DOI : 10,1038 / природа03977 . PMID 16107842 . S2CID 4408304 .  
  48. ^ Флореску, М .; Torquato, S .; Стейнхардт, Пол Дж. (2009). «Конструктор неупорядоченных материалов с большой полной фотонной запрещенной зоной» . Труды Национальной академии наук . 106 (49): 20658–20663. arXiv : 1007,3554 . Bibcode : 2009PNAS..10620658F . DOI : 10.1073 / pnas.0907744106 . PMC 2777962 . PMID 19918087 .  
  49. ^ Человек, 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 : 2013PNAS..11015886M . DOI : 10.1073 / pnas.1307879110 . PMC 3791749 . PMID 24043795 .  
  50. ^ Клатт, Майкл А .; Торквато, Сальваторе; Стейнхардт, Пол Дж. (2019). «Фотонные конструкции дают значительную 3D фотонную запрещенную зону» . Труды Национальной академии наук . 116 (47): 23480–23486. Bibcode : 2019PNAS..11623480K . DOI : 10.1073 / pnas.1912730116 . PMC 6876150 . PMID 31694882 .  
  51. ^ "Etaphase Incorporated" . Etaphase Incorporated . Проверено 28 января 2019 .
  52. ^ http://cherrypit.princeton.edu/photonics-story-April-2013.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  53. ^ Steinhardt, PJ; Alben, R .; Даффи, MG; Полк, DE (1973). «Расслабленные модели непрерывных случайных сетей». Phys. Rev. B . 8 (12): 6021–6023. Bibcode : 1973PhRvB ... 8.6021S . DOI : 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 . DOI : 10.1088 / 0022-3719 / 6/20/003 .
  55. ^ "Архив сотрудников APS" . www.aps.org . Проверено 28 января 2019 .
  56. ^ "Сотрудник Фонда Гуггенхайма" . Проверено 15 сентября 2019 .
  57. ^ "Пол Стейнхардт" . www.nasonline.org . Проверено 28 января 2019 .
  58. ^ «Получатель премии Стэнли Коррсина 2018» . www.aps.org . Проверено 28 января 2019 .
  59. ^ "Получатели Премии Джона Скотта 2001-2011" . www.garfield.library.upenn.edu . Проверено 28 января 2019 .
  60. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2015-01-06 . Проверено 6 января 2015 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  61. ^ "Пол Стейнхардт" . Рэдклиффский институт перспективных исследований Гарвардского университета . 7 мая 2012 . Проверено 28 января 2019 .
  62. ^ "Выдающиеся награды выпускников" . Ассоциация выпускников Калифорнийского технологического института . Проверено 28 января 2019 .
  63. ^ "Премия Института Аспена Италия" .