Az atomóra a világ legpontosabb típusú időmérője, amelyet úgy terveztek, hogy az atomok rezgései alapján méri az időt. A NIST-F1, az Egyesült Államok szabványos atomórája állítólag olyan pontos, hogy több mint 30 millió év alatt sem nyer, sem veszít egy másodpercet. Az atomórákat olyan rendkívüli pontosságot igénylő rendszerek koordinálására használják, mint például a globális helymeghatározó rendszer ( GPS ) navigációja és az internet. A világ számos pontján elhelyezett atomórák egy csoportját együttesen használják a koordinált világidő ( UTC ) megállapítására.
Az atomóra a hagyományos órákhoz hasonlóan az oszcillációnak megfelelően tartja az időt, amely két entitás vagy egy entitás két állapota közötti periodikus változás vagy mozgás, amelyet az energia változása hoz létre. Egy inga meghajtású órában például az oszcilláció az inga (az oszcillátor ) oda-vissza mozgása. Egy ilyen óra az inga lengésének frekvenciája szerint tartja az időt, amely számos változótól függően többé-kevésbé pontos. Az atomóra pontossága viszont attól a ténytől függ, hogy egy rezgésre késztetett atom mindig ugyanazon a frekvencián fog rezegni.
1945-ben Isidor Rabi, a Columbia Egyetem fizikaprofesszora azt javasolta, hogy az atomrezgéseket fel lehetne használni az idő mérésére, az általa kifejlesztett úgynevezett atomsugaras mágneses rezonancia alapján. Négy évvel később a National Bureau of Standards (ma National Institute of Standards and Technology ) kifejlesztett egy atomórát, amely az ammónia molekulák rezgéseit használta. A NIST-F1, az Egyesült Államok jelenlegi szabványa cézium atomokat használ; ez és egy hasonló párizsi atomóra szabvány a valaha készült legpontosabb időmérők.
Az első kereskedelmi cézium alapú atomórákat a National Company, egy massachusettsi cég gyártotta; a Frequency Electronics, az FTS és a Hewlett-Packard ( HP ) a mai gyártó cégek közé tartozik. Az atomórákat soha nem használták széles körben fogyasztói termékekben, mert jellemzően nagyok és túl sok energiát fogyasztanak. A közelmúltban azonban a NIST kifejlesztett egy olyan atomórát, amely kiküszöböli ezeket a problémákat. A körülbelül rizsszem nagyságú és 126 év alatt egy másodpercen belüli pontosságú új szerkezetet hamarosan számítógépes chipeken gyárthatják le, és a fogyasztói piacon kapható kézi eszközökben, például rádiókban, GPS rendszerekben és mobiltelefonokban használhatják.