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イオントラップ

索引 イオントラップ

イオントラップ。この画像のものは量子コンピュータの実現に向けた実験に用いられる。 イオントラップ()とは、電場や磁場を組み合わせて荷電粒子を捕捉する装置をいう。このとき、系は外部と隔離させることが多い。イオントラップは質量分析法や基礎物理学研究、量子状態の制御など様々な科学的目的で用いられる。電場と磁場を組み合わせたポテンシャルを用いると、静的電場と振動電場を組み合わせたポテンシャルを用いるの2つが最も普及している。 ペニングトラップはスペクトル分析において精密な磁場計測に用いることができる。量子状態操作の研究にはパウルトラップが使われることが最も多い。これによりの実用化が目指されており、既に実用化されている技術では世界で最も精密な原子時計に用いられている。電子銃(ブラウン管に用いられる、高速電子線放出器)にイオントラップを用い、陰極の陽イオンによる劣化を抑えることもできる。.

34 関係: Applied Physics Letters原子時計反物質双曲線亜原子粒子ノーベル物理学賞ハンス・デーメルトポテンシャルレーザーヴォルフガング・パウルブラウン管テレビ受像機フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計フィジカル・レビューイオンカソードクーロンの法則シュプリンガー・サイエンス・アンド・ビジネス・メディア四重極イオントラップ磁場直流高周波質量分析法質量電荷比量子ビット量子コンピュータ量子もつれ量子情報量子情報科学電場電子銃Orbitrap欧州原子核研究機構1989年

Applied Physics Letters

『Applied Physics Letters』(APL)は米国物理学協会が毎週発行している査読付き学術雑誌である。この雑誌は物理学分野における速報誌の1つであり、応用物理学に関係する新しい発見を迅速に普及させることに焦点を合わせている。また、急速に発展している分野の基礎を築くような、基本的かつ新しい発展に重点が置かれている.

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原子時計

原子時計(げんしどけい、atomic clock)は、原子や分子のスペクトル線の高精度な周波数標準に基づき極めて正確な時間を刻む時計である。高精度のものは10-15(3000万年に1秒)程度、小型化された精度の低いものでも10-11(3000年に1秒)程度の誤差である。 原子時計に基づく時刻系を原子時と呼ぶ。現在のSI秒および国際原子時(International Atomic Time)は原子時計に基づく。.

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反物質

反物質(はんぶっしつ、)は、ある物質と比して質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子(陽電子)はプラスの電荷を持つ。中性子と反中性子は電荷を持たないが、中性子はクォーク、反中性子は反クォークから構成されている。.

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双曲線

双曲線(そうきょくせん、hyperbola)とは、2次元ユークリッド空間 R2 上で定義され、ある2点 P, Q からの距離の差が一定であるような曲線の総称である。この P, Q は焦点と呼ばれる。双曲線は、次の陰関数曲線の直交変換によって決定することができる。 この場合、焦点の座標は と書ける。このとき、2焦点から曲線への距離の差は 2a となる。また、双曲線には2つの漸近線が存在しており、 である。漸近線が直交している、すなわち a.

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亜原子粒子

亜原子粒子とは、物理学や化学において原子よりも小さい粒子である。亜原子粒子は核子や原子などを構成する。.

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ノーベル物理学賞

ノーベル物理学賞(ノーベルぶつりがくしょう、Nobelpriset i fysik)は、ノーベル賞の一部門。アルフレッド・ノーベルの遺言によって創設された6部門のうちの一つ。物理学の分野において重要な発見を行った人物に授与される。 ノーベル物理学賞のメダルは、表面にはアルフレッド・ノーベルの横顔(各賞共通)、裏面には宝箱を持ち雲の中から現れた自然の女神のベールを科学の神が持ち上げて素顔を眺めている姿(化学賞と共通)がデザインされている。.

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ハンス・デーメルト

ハンス・デーメルト(Hans Georg Dehmelt, 1922年9月9日 – 2017年3月7日)はドイツ・ゲルリッツ生まれのアメリカ人物理学者。イオントラップ法の開発者の一人で、を開発した。ヴォルフガング・パウルとともに1989年度のノーベル物理学賞を受賞した。 彼は10歳の時に、奨学金をもらいながらベルリンのGymnasium zum Grauen Klosterというラテンスクールに入学した。1940年に卒業してからはドイツ国防軍陸軍に奉仕した。1943年、軍からブレスラウ大学で物理学を学ぶことを命じられ。ここで1年間勉強した後、バルジの戦いに従軍した。 1946年、彼はアメリカ軍の捕虜収容所から解放され、ゲッティンゲン大学で研究に戻った。彼はここで、物々交換して修理した戦前の古いラジオを聴いていた。1948年に修士課程を修了し、1950年にゲッティンゲン大学より博士号を授与された。その後1952年にポスドク研究員としてデューク大学に招かれた。 1955年、彼はワシントン州シアトルのワシントン大学で助手になり、1958年に助教授に、1961年に教授に昇進した。2002年10月に退官した。 彼はイルムガルト・ラッソウ(Irmgard Lassow)と一回目の結婚をし、長男ゲルト(Gerd)をもうけたが離婚した。後に実験物理学者であるDiana Dundoreと再婚した。.

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ポテンシャル

ポテンシャル(potential)は、潜在力、潜在性を意味する物理用語。 最初にポテンシャル(スカラーポテンシャル)の考え方を導入したのは、ジョゼフ=ルイ・ラグランジュである(1773年)。ラグランジュの段階ではポテンシャルとは言われておらず、これをポテンシャルと呼んだのは、ジョージ・グリーンである(1828年)。カール・フリードリヒ・ガウス、ウィリアム・トムソン、ペーター・グスタフ・ディリクレによってポテンシャル論における三つの基本問題として、ディリクレ問題、ノイマン問題、斜交微分の問題が注目されるようになった。 ポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)のことをポテンシャルと呼ぶこともある。.

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レーザー

レーザー(赤色、緑色、青色) クラシックコンサートの演出で用いられた緑色レーザー He-Ne レーザー レーザー(laser)とは、光を増幅して放射するレーザー装置を指す。レーザとも呼ばれる。レーザー光は指向性や収束性に優れており、また、発生する電磁波の波長を一定に保つことができる。レーザーの名は、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(輻射の誘導放出による光増幅)の頭字語(アクロニム)から名付けられた。 レーザーの発明により非線形光学という学問が生まれた。 レーザー光は可視光領域の電磁波であるとは限らない。紫外線やX線などのより短い波長、また赤外線のようなより長い波長のレーザー光を発生させる装置もある。ミリ波より波長の長い電磁波のものはメーザーと呼ぶ。.

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ヴォルフガング・パウル

ヴォルフガング・パウル(Wolfgang Paul, 1913年8月10日 – 1993年12月7日)はドイツ人物理学者。イオントラップ法の開発者の一人で、四重極イオントラップを開発した。1989年にノーベル物理学賞を受賞した。.

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ブラウン管

ラー受像管の断面図1.電子銃2.電子ビーム3.集束コイル(焦点調整)4.偏向コイル5.陽極端子6.シャドーマスク7.色蛍光体8.色蛍光体を内側から見た拡大図 ブラウン管(ブラウンかん)は、ドイツのカール・フェルディナント・ブラウンが発明した図像を表示する陰極線管を指す、日本語における通称である。 ブラウンによる発明は陰極線管自体の発明でもあり、陰極線管を総称してブラウン管と言うこともあり、逆に受像管をCRT(Cathode Ray Tube)と言ったりする。しかし、たとえばマジックアイも陰極線管の一種であるが、基本的にブラウン管の一種には含めない。.

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テレビ受像機

テレビ受像機(テレビじゅぞうき)とは、テレビジョン放送の電波を受信し、映像と音声を表示(視聴)する為の受信機である。通称テレビ。 放送に合わせてモノクロ、カラー、ハイビジョンなどの種別がある。なお、日本では「テレビジョン受信機」として家庭用品品質表示法の適用対象となっており電気機械器具品質表示規程に定めがある。.

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フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計

フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計(Fourier Transfom Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer;FT-ICR-MS)とは質量分析計の形式の一つ。.

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フィジカル・レビュー

『フィジカル・レビュー』(英語:Physical Review)はアメリカ物理学会が発行する学術雑誌で、物理学の専門誌としては最も権威がある。現在、Physical Review AからEまでの領域別専門誌と、物理学全領域を扱う速報誌Physical Review Lettersに分かれており、特にPhysical Review Lettersに論文を載せることは物理学者の一つの目標となっている。.

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イオン

イオン(Ion、ion)とは、電子の過剰あるいは欠損により電荷を帯びた原子または原子団のことである。電離層などのプラズマ、電解質の水溶液、イオン結晶などのイオン結合性を持つ物質内などに存在する。 陰極や陽極に引かれて動くことから、ギリシャ語のἰόνイオン, ローマ字表記でion("going")より、 ion(移動)の名が付けられた。.

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カソード

ード(Cathode、Kathode)は、外部回路へ電流が流れ出す電極のこと。外部回路から電子が流れ込む電極とも言える。 電気分解や電池においては、カソードは電気化学的に還元が起こる電極である。 カソードという語はマイケル・ファラデーにより命名され、ギリシア語で下り口を意味するCathodosに由来する。 カソードと逆の電極はアノードである。カソードとアノードの区別は、電流(電子)の向きによって決まるのであり、電位の高低によらないことに注意を要する。.

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クーロンの法則

ーロンの法則(クーロンのほうそく、Coulomb's law)とは、荷電粒子間に働く反発し、または引き合う力がそれぞれの電荷の積に比例し、距離の2乗に反比例すること(逆2乗の法則)を示した電磁気学の基本法則。 ヘンリー・キャヴェンディッシュにより1773年に実験的に確かめられ、シャルル・ド・クーロンが1785年に法則として再発見した。磁荷に関しても同様の現象が成り立ち、これもクーロンの法則と呼ばれる。一般的にクーロンの法則と言えば、通常前者の荷電粒子間の相互作用を指す。クーロンの法則は、マクスウェルの方程式から導くことができる。 また、導体表面上の電場はその場所の電荷密度に比例するという法則も「クーロンの法則」と呼ばれる。こちらは「クーロンの電荷分布の法則」といい区別する。.

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シュプリンガー・サイエンス・アンド・ビジネス・メディア

ュプリンガー・サイエンス・アンド・ビジネス・メディア(Springer Science+Business Media, Springer)は、科学(Science)、技術(Technology、工学など)、医学(Medicine)、すなわちSTM関連の書籍、電子書籍、査読済みジャーナルを出版するグローバル企業である。シュプリンガーはまた、"SpringerLink"(「シュプリンガー・リンク」) 、"SpringerProtocols"(「」) 、"SpringerImages"(「シュプリンガー・イメージ」) 、"SpringerMaterials"(「シュプリンガー・マテリアル」) などいくつかの科学データベース・サービスのホスティングも行っている。 出版物には、参考図書(Reference works、レ(リ)ファレンス・ワークス)、教科書、モノグラフ(Monograph)、(Proceedings)、叢書など多数が含まれる。また、シュプリンガー・リンクには45,000以上のタイトルが自然科学など13の主題・テーマで集められており、それらは電子書籍として利用可能である。シュプリンガーはSTM分野の書籍に関しては世界最大の出版規模を持ち、ジャーナルでは世界第2位である(第1位はエルゼビア)。 多数のインプリントや、20ヶ国に約55の発行所(パブリッシング・ハウス)、5,000人以上の従業員を抱え、毎年約2,000のジャーナル、7,000以上の新書(これにはSTM分野だけではなく、B2B分野のものも含まれる)を発刊している。シュプリンガーはベルリン、ハイデルベルク、ドルトレヒト、ニューヨークに主要オフィスを構える。近年成長著しいアジア市場のために、アジア地域本部を香港に置いており、2005年8月からは北京に代表部を設置している 。 2015年5月、シュプリンガー・サイエンス+ビジネスメディアとマクミラン・サイエンス・アンド・エデュケーションの大半の事業の合併が、欧州連合や米国司法省などの主要な公正競争監視機関により承認された。新会社の名称は「シュプリンガー・ネイチャー(Springer Nature)」。.

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四重極イオントラップ

四重極イオントラップ(しじゅうきょくイオントラップ、QIT: quadrupole ion trap)とは、イオントラップの形式で開発者であるヴォルフガング・パウルに由来してパウル・トラップとも称される。.

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磁場

磁場(じば、Magnetic field)は、電気的現象・磁気的現象を記述するための物理的概念である。工学分野では、磁界(じかい)ということもある。 単に磁場と言った場合は磁束密度Bもしくは、「磁場の強さ」Hのどちらかを指すものとして用いられるが、どちらを指しているのかは文脈により、また、どちらの解釈としても問題ない場合も多い。後述のとおりBとHは一定の関係にあるが、BとHの単位は国際単位系(SI)でそれぞれWb/m², A/m であり、次元も異なる独立した二つの物理量である。Hの単位はN/Wbで表すこともある。なお、CGS単位系における、磁場(の強さ)Hの単位は、Oeである。 この項では一般的な磁場の性質、及びHを扱うこととする。 磁場は、空間の各点で向きと大きさを持つ物理量(ベクトル場)であり、電場の時間的変化または電流によって形成される。磁場の大きさは、+1のN極が受ける力の大きさで表される。磁場を図示する場合、N極からS極向きに磁力線の矢印を描く。 小学校などの理科の授業では、砂鉄が磁石の周りを囲むように引きつけられる現象をもって、磁場の存在を教える。このことから、磁場の影響を受けるのは鉄だけであると思われがちだが、強力な磁場の中では、様々な物質が影響を受ける。最近では、磁場や電場(電磁場、電磁波)が生物に与える影響について関心が寄せられている。.

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直流

流の波形 直流(ちょくりゅう、Direct Current, DC)は、時間によって大きさが変化しても流れる方向(正負)が変化しない「直流電流」の事である。同様に、時間によって方向が変化しない電圧を直流電圧という。狭義には、方向だけでなく大きさも変化しない電流、電圧のことを指し、流れる方向が一定で、電流・電圧の大きさが変化するもの(右図の下2つ)は脈流(pulsating current)という。直流と異なり、周期的に方向が変化する電流を交流という。.

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高周波

周波(こうしゅうは)とは、電波、音波など、波形を構成するスペクトラムのうち比較的周波数の高いものを指す。音波の場合は、超音波と呼ばれることが多い。 「高周波」あるいは「低周波」は周波数に関する事項ではあるが、慣習上、「周波」と言い換えている。.

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質量分析法

質量分析法(しつりょうぶんせきほう、mass spectrometry、略称: MS) とは、分子をイオン化し、そのm/zを測定することによってイオンや分子の質量を測定する分析法である。日本語では「MS」とかいて慣用的に「マス」と読むことも多いが、日本質量分析学会では国際的に通じる読み方である「エムエス」を推奨している。.

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質量電荷比

質量電荷比(しつりょうでんかひ、mass-to-charge ratio)は、荷電粒子の質量と電荷の比である。 例えば、電子光学やイオン光学などの荷電粒子の電気力学において、広く用いられる物理量である。たとえば、リソグラフィ、電子顕微鏡、陰極線管、加速器、核物理学、オージェ電子分光、宇宙論、質量分析のような多くの科学分野で登場する。これらの分野では、同じ真空の電磁場にある同じ質量電荷比をもった二つの粒子は同じ経路を運動するという古典電気力学の法則が重要な意味をもつ。.

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量子ビット

量子ビット(りょうしビット、quantum bit)とは、量子情報の最小単位のことである。キュービット、キュビット、クビット(qubit)、Qビット(Qbit)ともいう。それに対して、従来のコンピュータのビットの事を古典ビット(classical bit)やCビット(Cbit)という。 量子情報では、従来の情報の取扱量の最小単位であるビットの代わりに、情報を量子力学的2準位系の状態ベクトルで表現する。 古典ビットは0か1かのどちらかの状態しかとることができないが、量子ビットは、0と1だけでなく0と1の状態の量子力学的重ね合わせ状態もとることができる。ブラ-ケット記法では、1量子ビットは、\alpha |0\rangle + \beta |1\rangleと表現される。ここで、\alpha, \betaは|\alpha|^2 + |\beta|^2.

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量子コンピュータ

量子コンピュータ (りょうしコンピュータ、英語:quantum computer) は、量子力学的な重ね合わせを用いて並列性を実現するとされるコンピュータ。従来のコンピュータの論理ゲートに代えて、「量子ゲート」を用いて量子計算を行う原理のものについて研究がさかんであるが、他の方式についても研究・開発は行われている。 いわゆる電子式など従来の一般的なコンピュータ(以下「古典コンピュータ」)の素子は、情報について、「0か1」などなんらかの2値をあらわすいずれかの状態しか持ち得ない「ビット」で扱う。量子コンピュータは「量子ビット」 (qubit; quantum bit、キュービット) により、重ね合わせ状態によって情報を扱う。 n量子ビットがあれば、2^nの状態を同時に計算できる。もし、数千qubitのハードウェアが実現した場合、この量子ビットを複数利用して、量子コンピュータは古典コンピュータでは実現し得ない規模の並列コンピューティングが実現する。2^以下)で数千年かかっても解けないような計算でも、例えば数十秒といった短い時間でこなすことができる、とされている。--> 量子コンピュータの能力については、計算理論上の議論と、実際に実現されつつある現実の機械についての議論がある。#計算能力の節を参照。.

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量子もつれ

量子もつれ(りょうしもつれ、quantum entanglement)とは、一般的に を漠然と指す用語として用いられる。しかし、量子情報理論においてはより限定的に、 を表す用語として用いられる。 (2)は(1)のある側面を緻密化したものであるが、捨象された部分も少なくない。例えば典型的な非局所効果であるベルの不等式の破れなどは(2)の枠組みにはなじまない。 どちらの意味においても、 複合系の状態がそれを構成する個々の部分系の量子状態の積として表せないときにのみ、量子もつれは存在する(逆は必ずしも真ではない)。このときの複合系の状態をエンタングル状態という。量子もつれは、量子絡み合い(りょうしからみあい)、量子エンタングルメントまたは単にエンタングルメントともよばれる。.

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量子情報

量子情報(りょうしじょうほう、quantum information)は、量子力学に基づいて状態が決定する情報のことである。二値もしくはそれらの状態の重ね合わせによって表現される。.

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量子情報科学

量子情報科学(りょうしじょうほうかがく、quantum information science)とは、量子論の中でも情報理論に関する研究領域、およびその結果を応用した科学技術を指す。量子もつれ状態における非局所相関などの量子論特有の現象について実験的に検証する基礎研究と、その結果の応用に関する工学的な研究の二つの側面を持つ科学分野である。特に情報通信技術や計算機科学への応用が期待され、主要な研究テーマには量子コンピュータ、量子暗号、量子テレポーテーションなどが挙げられる。量子コンピュータや量子暗号については様々なアーキテクチャやプロトコルが考案されており、そこで扱われる情報単位は量子ビットと呼ばれる。2012年に量子情報科学分野に対して史上初のノーベル物理学賞が与えられるなど、実用化を視野に入れた研究および技術開発が行われている。.

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電場

電場(でんば)または電界(でんかい)(electric field)は、電荷に力を及ぼす空間(自由電子が存在しない空間。絶縁空間)の性質の一つ。E の文字を使って表されることが多い。おもに理学系では「電場」、工学系では「電界」ということが多い。また、電束密度と明確に区別するために「電場の強さ」ともいう。時間によって変化しない電場を静電場(せいでんば)または静電界(せいでんかい)とよぶ。また、電場の強さ(電界強度)の単位はニュートン毎クーロンなので、アンテナの実効長または実効高を掛けると、アンテナの誘起電圧 になる。.

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電子銃

電子銃(でんしじゅう、Electron-gun,e-gun)とは、固体中の電子を高熱や高電界により空間に放出させ、これを電界により加速すると共に、電子レンズにより電子線をビーム状に収束させて照射する装置。.

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Orbitrap

Orbitrap(オービトラップ)とは質量分析計に使用されるイオントラップの形式。.

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欧州原子核研究機構

欧州原子核研究機構(おうしゅうげんしかくけんきゅうきこう、) は、スイスのジュネーヴ郊外でフランスと国境地帯にある、世界最大規模の素粒子物理学の研究所である。.

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1989年

この項目では、国際的な視点に基づいた1989年について記載する。.

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