原子や素粒子の精密測定を行う上で重要な装置の1つが「トラップ」です。できるだけ安定して測定をするためには長く安定して測定する場所に静かに素粒子がトラップに閉じ込めらていることが望ましいです。多くの場合素粒子は何かの他のものと衝突するとトラップから吹っ飛んでしまうので真空中で何にも触れずにある場所からできるだけ動かないようにする必要があるわけです。そこで特に電荷をもつ粒子の場合は電場や磁場の力を使って、粒子がどこにも触れずにその場にとどまるようにするわけです。

ポールトラップは電場のみで粒子を閉じ込める代表的な方法です。z軸方向とxy平面とで交互に振動する電場を印加することで、トラップを行います。左図はそれを模式的に表したもので、鞍点に置かれたボールはいい回転速度で鞍を回すと落ちることはありません。同じように振動する鞍型ポテンシャルの電場をつくってあげると粒子はそこで安定して閉じ込めることができます。私たちは中高生とこのポールトラップを開発したり、粒子をトラップしてその性質を調べるような探究支援を行っています。

私たちは学校でも安全・簡単に楽しめるポールトラップとして、電源・カメラなどが組み込まれたオールインワン型のポールトラップを開発しています。コンセントから電源を取り、USBをPCにさすことで、すぐに右図のようにトラップを行う事ができます。