Eine Femtosekunde ist eine unglaublich kleine Zeiteinheit, die manchmal für präzise Messungen in physikalischen Wissenschaften wie Chemie und Physik verwendet wird. Eine Billiardstel Sekunde entspricht einer Femtosekunde; das bedeutet, dass eine Billiarde Femtosekunden, was einer Milliarde mal einer Million Femtosekunden entspricht, eine Sekunde ausmachen. In wissenschaftlicher Schreibweise entspricht eine Femtosekunde 1×10-15 Sekunden. Um es in einen Zusammenhang zu bringen, selbst die schnellsten chemischen Reaktionen werden in Hunderten von Femtosekunden gemessen. Die Zahl der Femtosekunden in einer Sekunde ist weitaus größer als die Zahl der Sekunden in einem menschlichen Leben.
Die Femtosekunde ist ein Teil des Internationalen Einheitensystems, das nach dem französischen le Système international d’unités SI-System genannt wird. Das Internationale Einheitensystem wird hauptsächlich für wissenschaftliche Untersuchungen verwendet und basiert auf der Zahl Zehn, die in quantitativen Situationen im Allgemeinen leicht zu handhaben ist. Obwohl es dem metrischen System ähnlich ist, ist es umfassender und besser definiert.
Femtosekunden werden außerhalb wissenschaftlicher Untersuchungen fast nie verwendet; sie sind einfach zu klein, um bequem zu sein. Eine Technik namens Femtosekunden-Pulsformung wird in der Optik verwendet, um verschiedene extrem schnelle Prozesse, wie z. B. einige chemische Reaktionen, auf sehr kurzen Zeitskalen zu beobachten. Pulsformung wird verwendet, um die Dauer eines kurzen Lichtimpulses von einem Laser zu ändern, der zu Beobachtungszwecken verwendet werden kann. Kürzere Pulse ermöglichen kürzere beobachtbare Zeitrahmen, was eine detailliertere Betrachtung eines Prozesses ermöglicht. Die Femtosekunden-Pulsformung hat das Gebiet der Femtochemie hervorgebracht.
Chemische Reaktionen laufen sehr schnell ab; im Allgemeinen sieht man nur die Reaktanten oder Stoffe, die zu Beginn einer Reaktion vorhanden sind, und die Produkte oder Stoffe, die am Ende einer Reaktion vorhanden sind. Reaktionen laufen so schnell ab, dass man im Allgemeinen nicht erkennen kann, was zwischen Beginn und Ende der Reaktion passiert. Mit der Femtosekunden-Pulsformung können Wissenschaftler die Zwischenstadien einiger Reaktionen in unglaublich kleinen Zeitintervallen, die in Femtosekunden messbar sind, betrachten. Diese Genauigkeit ermöglicht es Wissenschaftlern, die Stadien einer Reaktion auf einer Zeitskala zu beobachten, die der menschliche Geist tatsächlich verstehen und verarbeiten kann.
Obwohl die Femtosekunde eine unglaublich kleine Maßeinheit ist, ist sie bei weitem nicht die kleinste bekannte Einheit. Die kleinste Entfernung, über die theoretisch etwas bekannt ist, wird als Planck-Länge bezeichnet und beträgt etwa 1.62 × 10-35 Meter. Die kleinste Zeiteinheit heißt Planck-Zeit, das ist die Zeit, die benötigt wird, um eine Planck-Länge mit Lichtgeschwindigkeit, der theoretischen universellen Höchstgeschwindigkeit, zurückzulegen. Eine Planck-Zeit beträgt 5.39 × 10-44 Sekunden.