En atomklocka är den mest exakta typen av klocka i världen, utformad för att mäta tid enligt vibrationer i atomer. NIST-F1, USA:s standardatomklocka, sägs vara så exakt att den varken skulle vinna eller förlora en sekund på över 30 miljoner år. Atomklockor används för att samordna system som kräver extrem precision, t.ex. navigering med Global Positioning System ( GPS ) och Internet. En grupp atomklockor som är placerade på ett antal platser i världen används tillsammans för att fastställa Coordinated Universal Time ( UTC ).
Likt en vanlig klocka håller en atomklocka tiden enligt oscillation, vilket är en periodisk variation eller rörelse mellan två entiteter eller mellan två tillstånd av en enda entitet, som skapas av förändringar i energi. I en pendeldriven klocka, till exempel, är oscillationen pendelns (oscillatorn ) fram- och återgående rörelse. En sådan klocka håller tiden enligt frekvensen för pendelns svängning, som kommer att vara mer eller mindre exakt beroende på ett antal variabler. Precisionen hos en atomklocka beror däremot på det faktum att en atom, som försätts i svängning, alltid kommer att vibrera med samma frekvens.
1945 föreslog Isidor Rabi, fysikprofessor vid Columbia University, att atomvibrationer skulle kunna användas för att hålla tiden, baserat på något som han hade utvecklat och som kallades atomisk magnetisk strålresonans. Fyra år senare hade National Bureau of Standards (numera National Institute of Standards and Technology ) utvecklat en atomklocka som använde vibrationer från ammoniakmolekyler. NIST-F1, USA:s nuvarande standard, använder cesiumatomer; den och en liknande atomklocksstandard i Paris är de mest exakta klockor som någonsin tillverkats.
De första kommersiella cesiumbaserade atomklockorna tillverkades av National Company, ett Massachusettsbaserat företag; Frequency Electronics, FTS och Hewlett-Packard ( HP ) är några av de företag som tillverkar dem idag. Atomklockor har aldrig använts i stor utsträckning i konsumentprodukter eftersom de vanligtvis är stora och förbrukar för mycket ström. Nyligen utvecklade dock NIST ett atomurverk som övervinner dessa problem. Den nya mekanismen, som är ungefär lika stor som ett risgryn och har en noggrannhet på en sekund på 126 år, skulle snart kunna tillverkas på datachips och användas i handhållna apparater på konsumentmarknaden, t.ex. radioapparater, GPS-system och mobiltelefoner.