Atomové hodiny jsou nejpřesnějším typem časomíry na světě, určené k měření času podle vibrací uvnitř atomů. NIST-F1, standardní atomové hodiny Spojených států, jsou údajně tak přesné, že za více než 30 milionů let nezískají ani neztratí ani sekundu. Atomové hodiny se používají ke koordinaci systémů, které vyžadují extrémní přesnost, jako je například navigace pomocí globálního polohového systému (GPS) a internet. Skupina atomových hodin umístěných na několika místech po celém světě se společně používá ke stanovení koordinovaného světového času ( UTC ).
Stejně jako běžné hodiny i atomové hodiny udržují čas podle kmitání, což je periodická změna nebo pohyb mezi dvěma entitami nebo mezi dvěma stavy jedné entity, který vzniká změnami energie. Například v kyvadlem poháněných hodinách je kmitání pohybem kyvadla (oscilátoru ) tam a zpět. Takové hodiny udržují čas podle frekvence kývání kyvadla, která bude více či méně přesná v závislosti na řadě proměnných. Přesnost atomových hodin naproti tomu závisí na skutečnosti, že atom, který je nucen kmitat, bude kmitat vždy se stejnou frekvencí.
V roce 1945 navrhl Isidor Rabi, profesor fyziky na Kolumbijské univerzitě, že kmitání atomů lze využít k měření času na základě něčeho, co vyvinul pod názvem magnetická rezonance atomového paprsku. O čtyři roky později vyvinul Národní úřad pro standardy (nyní Národní institut pro standardy a technologie ) atomové hodiny, které využívaly vibrace molekul čpavku. NIST-F1, současný standard Spojených států, používá atomy cesia; spolu s podobným standardem atomových hodin v Paříži jsou nejpřesnějšími hodinami, jaké kdy byly vyrobeny.
První komerční atomové hodiny na bázi cesia vyráběla firma National Company se sídlem v Massachusetts; dnes je vyrábějí společnosti Frequency Electronics, FTS a Hewlett-Packard ( HP ). Atomové hodiny nebyly nikdy široce používány ve spotřebitelských výrobcích, protože jsou obvykle velké a spotřebovávají příliš mnoho energie. Nedávno však NIST vyvinul atomové hodiny, které tyto problémy překonávají. Nový mechanismus o velikosti zrnka rýže a s přesností na jednu sekundu za 126 let by mohl být brzy vyráběn na počítačových čipech a používán v kapesních zařízeních na spotřebitelském trhu, jako jsou rádia, systémy GPS a mobilní telefony.
.