هر ساعت دقيقي را مي‌توان بابستن يك نوسان‌گر الكترونيكي به فركانس يك گذار اتمي درست كرد. فركانس‌ها با گذارهاي اتمي مبناي تعريف ثانيه است كه كه الان با نام «گذار در سزيم -133» گره خورده است:
| 1 ثانيه = 9،192،631،770 دور استاندارد گذار سزيم-133 (Cs-133) |
دو نوع ساعت اتمي كه بسيار هم مورد استفاده قرار مي‌گيرند، ساعت اتمي باريكه‌ي سزيم و ساعت روبيديم (Rubidium clock) است. چنين‌ساعت‌هايي دقت لازم براي آزمايش نسبيت عام و دنبال كردن تغييرات فركانس ستارگان تپنده (Pulsars) را دارد. ساعت‌هاي اتمي مجموع قسمت‌هاي يك سيستم مكاني عام هستند كه دقت در زمان را با استفاده از سيستم مثلثي GPS فراهم مي‌آورد. زمان استاندارد كنوني در ايلات متحده فركانس اتم سزيم است كه در مؤسسه‌ي ملي استاندارد و فناوري در بولدر، كلرادو نگه‌داري مي‌شود. به‌سال 1967 (1346) استاندارد ثانيه براساس فركانس گذار در اتم سزيم-133 تعيين شد. الكترون ظرفيت بيروني الكترون-54 انرژي تجزيه‌اي دارد كه آن را ساختار مطلوب مي‌ناميم كه مبناي آن اندركنش اسپين هسته‌اي است كه با مقياس فاصله‌ي 55000 از آن فاصله دارد (چون مقياس به كار برديم واحد فيزيكي ندارد). اين جدايي يا تجزيه بسيار كوچك است. حدود 100000/1 انرژي يونيزاسيون و 1000 برابر كوچك‌تر از انرژي جنبشي گرمايي اتم. ولي دقت لازم اين انرژي جدايي يا تجزيه‌ي كوچك به‌ما اجازه‌ي اندازه‌گيري زمان با دقت (ميزان خطاي) 1 ثانيه در 4.1 ميليون سال را مي‌دهد!!
گذار پرتو ايكس Kα n=1 تا n=2 30،625 الكترون‌ولت، انرژي اولين يونيزاسيون 9.3 الكترون‌ولت، در فرابنفش، انرژي جنبشي متوسط Cs سزيم در دماي 100 درجه‌ي سانتي‌گراد: 0.04 الكترون‌ولت گذار مطلوب الكترون ششم: 0.000038 الكترون‌ولت يا حدود 100000/1 انرژي يونيزاسيون و حدود 1000/1 انرژي جنبشي متوسط گرمايي اتم سزيم است. | 
|
فركانس اين ساعت اتمي در حوزه‌ي ميكروموج از طيف الكترومغناطيس است كه به نوسان‌گر ميروموج متصل است.
 | شكل 2. در شكل فوق كلمه‌ي اسپين از نظر رياضياتي و نه فيزيكي
عملكردي شبيه چرخش دارد. مسأله‌ي اسپين جزو موارد بسيار مهمي بود
كه در يك آزمايش به‌نام «اشترن-گرلاخ» به صورت شهودي در قطبش نور ورودي
به سيستم ديده شد و در حيطه‌ي نظري فيزيكدانان به دنبال يافتن آن در معادلات
بودند كه با تلاش‌هاي بزرگاني چون پأولي و ديراك به نتيجه رسيد و در نهايت
«پُل ديراك» معادله‌اي نوشت كه نيازي نبود اسپين به صورت دستي وارد شود.
اين معادله نسبيتي هم بود. |
هر دونوع ساعت سزيمي و روبيديم متصل به نوسان‌گر الكترونيكي براي گذار اتمي هستند. ساعت روبيديمي مزيت قابل حمل بودن را دارد. دقت نمونه‌ي قابل حمل آن حدود 1 در 1012 است. |