Une femtoseconde est une unité de temps incroyablement petite qui est parfois utilisée pour des mesures précises dans les sciences physiques telles que la chimie et la physique. Un quadrillionième de seconde est égal à une femtoseconde ; cela signifie qu’un quadrillion de femtosecondes, ce qui équivaut à un milliard de fois un million de femtosecondes, constitue une seconde. Sous forme de notation scientifique, une femtoseconde est égale à 1×10-15 secondes. Pour mettre les choses en contexte, même les réactions chimiques les plus rapides sont mesurées en centaines de femtosecondes. Le nombre de femtosecondes dans une seconde est bien supérieur au nombre de secondes dans une durée de vie humaine.
La femtoseconde fait partie du système international d’unités, appelé système SI d’après le système français d’unités international. Le système international d’unités est principalement utilisé pour la recherche scientifique et est construit autour du nombre dix, qui est généralement facile à traiter dans des situations quantitatives. Bien qu’il soit similaire au système métrique, il est plus complet et mieux défini.
Les femtosecondes ne sont presque jamais utilisées en dehors de la recherche scientifique ; ils sont tout simplement trop petits pour être pratiques. Une technique appelée mise en forme d’impulsion femtoseconde est utilisée en optique pour visualiser divers processus extrêmement rapides, tels que certaines réactions chimiques, sur des échelles de temps très courtes. La mise en forme d’impulsions est utilisée pour modifier la durée d’une courte impulsion de lumière provenant d’un laser, qui peut être utilisée à des fins d’observation. Des impulsions plus courtes permettent des délais observables plus courts, permettant une visualisation plus détaillée d’un processus. La mise en forme d’impulsions femtosecondes a donné naissance au domaine de la femtochimie.
Les réactions chimiques se produisent très rapidement; généralement on ne voit que les réactifs, ou substances qui existent au début d’une réaction, et les produits, ou substances qui existent à la fin d’une réaction. Les réactions se produisent si rapidement que l’on ne peut généralement pas discerner ce qui se passe entre le début et la fin de la réaction. En utilisant la mise en forme d’impulsions femtosecondes, les scientifiques peuvent visualiser les étapes intermédiaires de certaines réactions à des intervalles de temps incroyablement petits mesurables en femtosecondes. Ce niveau de précision permet aux scientifiques d’observer les étapes d’une réaction sur une échelle de temps que l’esprit humain peut réellement comprendre et traiter.
Alors que la femtoseconde est une unité de mesure incroyablement petite, elle est loin d’être la plus petite unité connue. La plus petite distance de taille sur laquelle tout peut théoriquement être connu s’appelle la longueur de Planck et est mesurée à environ 1.62 × 10-35 mètres. La plus petite unité de temps s’appelle le temps de Planck, qui est le temps qu’il faut pour parcourir une longueur de Planck à la vitesse de la lumière, la vitesse maximale universelle théorique. Un temps de Planck est de 5.39 × 10-44 secondes.