フェムト秒

フェムト秒（フェムトびょう）は、1×10^−15秒に等しい国際単位系(SI)の時間単位である[1]。比較として、1フェムト秒に対する1秒は、1秒に対するおよそ3,171万年に相当する。光線は、1フェムト秒で約0.3 μm（ウイルスの直径に相当する距離）進む[2]。

記号fsでも表される[3]。

1フェムト秒は、1000アト秒または1/1000ピコ秒と等しい。

• 分子動力学シミュレーションの一般的なタイムステップは、1 fsのオーダーにおいて行われる[4]。
• 可視光の波の周期は約2フェムト秒である。${\displaystyle {\lambda \over {c}}={600\times 10^{-9}~{\rm {m}} \over 3\times 10^{8}~{\rm {m}}~{\rm {s}}^{-1}}=2.0\times 10^{-15}~{\rm {s}}}$ 正確な長さは色を決定する光子のエネルギーにより異なる（粒子と波動の二重性参照）。この時間は光の波長を光速（約3×10^8 m/s）で割ることで計算でき、光がその距離を移動するのに必要な時間を決定できる[5]。

可視光スペクトルの色[6]

色		波長間隔	周期間隔
	赤	~ 700–635 nm	~ 2.3–2.1 fs
	オレンジ	~ 635–590 nm	~ 2.1-2.0 fs
	黄	~ 590–560 nm	~ 2.0-1.9 fs
	緑	~ 560–520 nm	~ 1.9-1.7 fs
	シアン	~ 520–490 nm	~ 1.7-1.6 fs
	青	~ 490–450 nm	~ 1.6-1.5 fs
	菫色	~ 450–400 nm	~ 1.5-1.3 fs

例

• 46 fs – 知られている中で最も速い化学反応（水の放射線分解により、H₂O^+イオンが形成され、これが急速に反応し、ヒドロニウム (H₃O^+) や短寿命のヒドロキシルラジカル (•OH)になる）[7]
• 200 fs – 光に対する目の色素の反応など、平均的な化学反応[5]
• 300 fs – ヨウ素分子内の原子の振動の時間[8]

関連項目

• フェムト秒化学
• en:Femtosecond pulse shaping
• 超高速レーザー分光法
• モード同期
• マイクロ秒
• ミリ秒
• ナノ秒
• 時間の比較
• アハメッド・ズウェイル

出典

1. “Femtosecond: Merriam Webster definition”. Merriam Webster Online Dictionary. 2023年10月9日閲覧。
2. Compared with overview in: Fisher, Bruce; Harvey, Richard P.; Champe, Pamela C. (2007). Lippincott's Illustrated Reviews: Microbiology (Lippincott's Illustrated Reviews Series). Hagerstown, MD: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-8215-9  Page 3
3. NIST. “NIST Definitions of the SI units”. 2023年10月9日閲覧。
4. “Femtosecond: use in molecular dynamics simulation”. LAMMPS Molecular Simulator. 2023年10月9日閲覧。
5. ^ Andrew M. Weiner (2009). Ultrafast Optics. Wiley. ISBN 978-0-471-41539-8. http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0471415391.html 
6. Craig F. Bohren (2006). Fundamentals of Atmospheric Radiation: An Introduction with 400 Problems. Wiley-VCH. p. 214. Bibcode: 2006fari.book.....B. ISBN 978-3-527-40503-9. https://books.google.com/books?id=1oDOWr_yueIC&pg=PA214 
7. Loh, Z.-H.; Doumy, G.; Arnold, C.; Kjellsson, L.; Southworth, S. H.; Al Haddad, A.; Kumagai, Y.; Tu, M.-F. et al. (2020-01-10). “Observation of the fastest chemical processes in the radiolysis of water” (英語). Science 367 (6474): 179–182. doi:10.1126/science.aaz4740. ISSN 0036-8075. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aaz4740. 
8. Abbi, S. C. (2001). Nonlinear Optics and Laser Spectroscopy. United States of America: Alpha Science Int'l Ltd. p. 361. ISBN 8173193541. https://books.google.com/books?id=bnuGcAZR14IC&pg=PA361