原子钟

原子钟是一种通过监测原子的共振频率来测量时间的时钟。 它基于具有不同能级的原子。 原子中的电子状态与不同的能级相关，并且在这些状态之间的跃迁中，它们与非常特定频率的电磁辐射相互作用。 这种现象是国际单位制 (SI) 定义秒的基础：

第二个符号 s 是 SI 时间单位。 它是通过取铯频率的固定数值 Δ ν C s ，铯的未扰动基态超精细跃迁频率来定义的 133个原子，以Hz为单位表示为9192631770，等于s-1。

该定义是国际原子时 (TAI) 系统的基础，该系统由世界各地的一组原子钟维护。 作为民用时间基础的协调世界时 (UTC) 系统实施闰秒，以允许时钟时间跟踪地球自转的变化，精确到一秒以内，同时基于基于秒定义的时钟 .

原子钟的精确计时能力也被欧盟的伽利略计划和美国的GPS等卫星网络用于导航。 所涉及的原子钟的计时精度很重要，因为时间测量误差越小，时间乘以光速得到的距离误差就越小（纳秒或十亿分之一秒的计时误差（ 10−9 或 1⁄1,000,000,000 秒）转化为近 30 厘米（11.8 英寸）的距离，因此存在位置误差）。

原子钟的主要种类使用冷却到接近xxx零的温度的铯原子。 美国的主要标准是美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的铯喷泉钟，名为 NIST-F2，测量时间的不确定度为 3 亿年 1 秒（相对不确定度为 10−16）。 NIST-F2 于 2014 年 4 月 3 日上线。

1968 年，秒的持续时间被定义为铯 133 原子未受扰动的基态超精细跃迁频率的 9192631770 次振动。 在此之前，它的定义是在 1900 年的回归年中有 31556925.9747 秒。