Un ceas atomic este cel mai precis tip de ceas din lume, conceput pentru a măsura timpul în funcție de vibrațiile din interiorul atomilor. Se spune că NIST-F1, ceasul atomic standard al Statelor Unite, este atât de precis încât nu ar câștiga sau pierde o secundă în peste 30 de milioane de ani. Ceasurile atomice sunt utilizate pentru a coordona sisteme care necesită o precizie extremă, cum ar fi sistemul de navigație GPS (Global Positioning System) și internetul. Un grup de ceasuri atomice amplasate într-un anumit număr de locuri din întreaga lume este utilizat împreună pentru a stabili Timpul Universal Coordonat ( UTC ).
Ca un ceas obișnuit, un ceas atomic păstrează timpul în funcție de oscilație, care este o variație sau o mișcare periodică între două entități sau între două stări ale unei singure entități, creată de schimbările de energie. Într-un ceas cu pendul, de exemplu, oscilația este reprezentată de mișcarea înainte și înapoi a pendulului (oscilatorul ). Un astfel de ceas ține timpul în funcție de frecvența de oscilație a pendulului, care va fi mai mult sau mai puțin precisă, în funcție de o serie de variabile. Precizia unui ceas atomic, pe de altă parte, depinde de faptul că un atom, pus să oscileze, va vibra întotdeauna la aceeași frecvență.
În 1945, Isidor Rabi, profesor de fizică la Universitatea Columbia, a propus că vibrațiile atomice ar putea fi folosite pentru a ține timpul, pe baza a ceva ce dezvoltase numit rezonanță magnetică cu fascicule atomice. Patru ani mai târziu, Biroul Național de Standarde (acum Institutul Național de Standarde și Tehnologie ) a dezvoltat un ceas atomic care folosea vibrațiile moleculelor de amoniac. NIST-F1, standardul actual al Statelor Unite, folosește atomi de cesiu; acesta și un ceas atomic standard similar din Paris sunt cele mai precise ceasuri realizate vreodată.
Primile ceasuri atomice comerciale pe bază de cesiu au fost fabricate de National Company, o firmă cu sediul în Massachusetts; Frequency Electronics, FTS și Hewlett-Packard ( HP ) se numără printre companiile care le produc în prezent. Ceasurile atomice nu au fost niciodată utilizate pe scară largă în produsele de consum, deoarece sunt de obicei mari și consumă prea multă energie. Cu toate acestea, recent, NIST a dezvoltat un ceas atomic care depășește aceste probleme. De mărimea unui bob de orez și cu o precizie de o secundă în 126 de ani, noul mecanism ar putea fi fabricat în curând pe cipuri de calculator și utilizat în dispozitive portabile de pe piața de consum, cum ar fi radiourile, sistemele GPS și telefoanele celulare.
.