Une unité de temps égale à un millionième de milliardième de seconde, utilisée pour mesurer les processus ultrarapides.Une femtoseconde est une unité de temps égale à un millionième de milliardième de seconde (10^-15 s). Pour saisir cette échelle : la lumière parcourt environ 300 nanomètres en une femtoseconde, soit à peu près la taille d'une petite molécule. C'est sur cette échelle de temps que se déroulent les processus les plus rapides de la nature : les vibrations des atomes dans un cristal, la rupture et la formation des liaisons chimiques, ainsi que les premiers événements quantiques de la photosynthèse.
Les premières impulsions laser femtosecondes ont été obtenues dans les années 1980, en s'appuyant sur des travaux antérieurs sur la génération d'impulsions picosecondes. La technique de spectroscopie pompe-sonde a été développée à la fin du XXe siècle, permettant d'étudier les réactions chimiques en temps réel.
La physique femtoseconde est devenue possible grâce au développement des lasers à modes bloqués, qui produisent des impulsions lumineuses ne durant que quelques femtosecondes. En divisant une telle impulsion en une impulsion « pompe » (pour déclencher un processus) et une impulsion « sonde » (pour l'observer avec un délai précis), les scientifiques peuvent prendre des instantanés d'événements ultrarapides. En faisant varier le délai entre la pompe et la sonde, on reconstitue un film du processus avec une résolution temporelle de l'ordre de la femtoseconde.
Les lasers femtosecondes sont utilisés en chirurgie oculaire (LASIK), en micro-usinage de précision, et comme base des peignes de fréquences optiques qui mesurent le temps avec une précision extraordinaire.
En une femtoseconde, la lumière ne parcourt que l'épaisseur d'une seule molécule d'eau.

