কর্নেল থেকে স্নাতক শেষ করার পরে ও'নিল প্রিন্সটন ইউনিভার্সিটিতে একজন প্রশিক্ষক হিসাবে একটি পদ গ্রহণ করেছিলেন। সেখানে তিনি উচ্চ-শক্তি কণা পদার্থবিজ্ঞানে গবেষণা শুরু করেছিলেন। ১৯৫৬ সালে, তার শিক্ষাদানের দ্বিতীয় বর্ষে তিনি একটি দুটি পৃষ্ঠার নিবন্ধ প্রকাশ করেছিলেন যাতে কৌণিক ত্বরণকারী দ্বারা উত্পাদিত কণাগুলি কয়েক সেকেন্ডের জন্য স্টোরেজ রিংয়ে সংরক্ষণ করা যায় বলে তাত্ত্বিক ধারণা প্রকাশ করে।সঞ্চিত কণাগুলি তখন অন্য কণা রশ্মির সাথে সংঘর্ষের জন্য নির্দেশিত হতে পারে। এটি পূর্ববর্তী পদ্ধতির তুলনায় কণার সংঘর্ষের শক্তি বাড়িয়ে তুলবে, যা একটি নির্দিষ্ট লক্ষ্যে মরীচি নির্দেশ করেছিল তার ধারণাগুলি পদার্থবিজ্ঞান সম্প্রদায় তত্ক্ষণাত্ গৃহীত হয় নি 
ও নিল ১৯৫৬ সালে প্রিন্সটনে সহকারী অধ্যাপক হয়েছিলেন এবং ১৯৫৯ সালে তাকে সহযোগী অধ্যাপক হিসাবে পদোন্নতি দেওয়া হয়। তিনি ১৯৫৭সালে অধ্যাপক ওল্ফগ্যাং কে এইচ। পানফস্কির সাথে দেখা করতে স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয় পরিদর্শন করেছিলেন। এর ফলে প্রিন্সটন এবং স্ট্যানফোর্ডের মধ্যে ক্লাইডিং বিম এক্সপেরিমেন্ট (সিবিএক্স) তৈরির জন্য একটি সহযোগিতা হয়েছিল অফিস অফ নেভাল রিসার্চ থেকে ইউস,৮০০,০০০ ডলার অনুদানের সাথে সাথে স্ট্যানফোর্ড হাই-এনার্জি ফিজিক্স ল্যাবরেটরিতে ১৯৫৮ সালে প্রথম কণার স্টোরেজ রিংয়ের নির্মাণ কাজ শুরু হয়েছিল। তিনি কীভাবে কণাগুলি ক্যাপচার করবেন এবং কীভাবে শূন্যতা তৈরি করতে বায়ুটিকে পাম্প করে, সেগুলি পরীক্ষা করার জন্য যথেষ্ট পরিমাণে সংরক্ষণ করেছিলেন সিবিএক্স তার প্রথম মরীচি ১৯৬২ সালের ২৮ শে মার্চ সংরক্ষণ করেছিল। ও'নিল ১৯৬৫ সালে পদার্থবিজ্ঞানের সম্পূর্ণ অধ্যাপক হয়েছিলেন।

বার্টন রিখটারের সহযোগিতায় ও'নিল ১৯৬৫ সালে প্রথম সংঘর্ষকারী মরীচি পদার্থবিজ্ঞান পরীক্ষা করেছিলেন এই পরীক্ষায় স্ট্যানফোর্ড লিনিয়ার অ্যাকসিলারেটর থেকে কণার মরীচিগুলি তার স্টোরেজ রিংগুলিতে সংগ্রহ করা হয়েছিল এবং তারপরে মেগা শক্তি নিয়ে সংঘর্ষের নির্দেশ দেয়। এই সময়, এটি একটি কণার সংঘর্ষে জড়িত সর্বোচ্চ শক্তি। ফলাফলগুলি প্রমাণ করেছে যে একটি ইলেক্ট্রনটির চার্জটি ১০০ টিরও কম পরিমানের চেয়ে কম পরিমাণে থাকে ওনিল তার ডিভাইসটিকে কেবল কয়েক সেকেন্ডের সঞ্চয়ের জন্য সক্ষম বলে মনে করেছিলেন, তবে আরও শক্তিশালী শূন্যতা তৈরি করে অন্যরা এটিকে কয়েক ঘণ্টার মধ্যে বাড়িয়ে তুলতে সক্ষম হয়েছিল। ১৯৮৯ সালে পদার্থবিজ্ঞানী ডেভিড সি চেংয়ের সাথে তিনি স্নাতক স্তরের লেখেন পাঠ্যপুস্তক প্রাথমিক কণা পদার্থবিজ্ঞান: একটি ভূমিকা। তিনি ১৯৮৫ সালে শিক্ষকতা থেকে অবসর গ্রহণ করেন, তবে প্রিন্সটনের সাথে অধ্যাপক ইমেরিটাসের সাথে তার মৃত্যুর আগ পর্যন্ত যুক্ত ছিলেন।

লেখালেখির পেশা
নাসা অধ্যয়ন (১৯৭৫–১৯৭৭)
তথ্যসূত্র
উচ্চ শক্তি পদার্থবিজ্ঞান গবেষণা