大多數鐘錶人們用來確定時間準確至每月10或15秒內。花式的機械手錶（如勞力士）將被更多 - 每天一兩秒鐘。科學家需要更精確和準確的東西，因為他們測量的現象通常只有數十億秒。
那就是那裡原子鐘進來。第一個準確的版本建於1955年。原子鐘通過測量原子改變能量狀態的振盪來保留時間。每個元素都有一個特徵性的頻率或一組頻率，並且由於原子“擊敗”了數十億次，此類時鐘非常精確。在美國國家標準技術研究院，“官方”第二是9,192,631,770個週期剖宮產原子。 （一隻手錶中的石英以每秒32,000次的振盪，比剖子原子慢290,000倍。）
科學家在穩定性和精度方面談論原子鐘。對於原子時鐘，精度是它如何測量原子的振動。通過比較兩個時鐘，科學家可以測量閱讀該頻率的不確定性 - 一個時鐘的精確度。穩定性是時鐘的滴答在給定的時間內有所不同。例如，平均有100,000個壁蝨，您將獲得一個可以在時鐘保留的時間進行測量的數字。當科學家說一個時鐘是如此準確，以至於它將在數百萬年內獲得或損失第二秒時，通常是指精確。當他們談到準確性時，科學家通常指的是時鐘與給定標準參考的匹配程度，因此從這個意義上講，最準確的時鐘始終是他們將標准設置為第二個的時鐘。 [保留時間：為什麼要60秒？這是給出的
NIST時間與頻司負責人湯姆·奧布萊恩（Tom O'Brian）指出了幾種類型的原子鐘：用於確定標準第二的一種是基於剖宮產原子，但其他類型使用鍶，鋁或汞。有些使用氫。為了獲得更好的精度，最新的原子鐘超級冷，它們中的原子消除了環境熱的任何擾動。
O'Brian說，電信行業是原子鐘的最大買家，它部署了它們以同步光纖開關和手機塔。 GPS系統中還使用原子時鐘來準確測量信號的時機並報告相對於衛星的位置。
這是有史以來最準確的時鐘，但奧布萊恩（O'Brian）指出，這項技術一直在改善，科學家們正在嘗試更加精確的時間測量。
1。 nist f2
該時鐘與其前身NIST F1一起首次提出，有助於確定全世界科學家使用的第二個標準。 NIST F2還可以在正式的時間內同步電信，甚至在金融市場上進行交易。時鐘使用一組六個激光來冷卻原子（其中約1000萬），而另一對激光器將原子輕輕地向上抬高，將原子向上向上移動，並在一個充滿微波輻射的腔室內。 NIST用來定義第二個原子的輻射的頻率。它的準確性部分是因為它在寒冷的316華氏度下運行（減193攝氏度）；寒冷的條件有助於屏蔽剖宮產，從而免受流浪熱，從而改變原子振蕩的測量。這個時鐘大約每3億年就會獲得或損失一秒鐘。 [改變世界的十大發明這是給出的
2。東京大學/瑞肯大學
由Hidetoshi Katori領導的團隊建造，這是一個光學晶格原子鐘。它使用鍶的原子被困在激光束之間，冷卻至負292 F（負180 C）。光學晶格時鐘測量被困原子的集合的振盪，因此平均可能出現任何錯誤。它的不確定性在2月9日在《自然光子學》雜誌上報導，為7.2 x 10^-18，每44億年約一秒鐘；研究人員說，他們能夠運行兩個相同類型的時鐘，以將其降至2.0 x 10^-18，或每160億年大約一秒鐘。
3。
尼斯特（Nist）和吉拉（Jila）是博爾德（Boulder）科羅拉多大學的聯合研究所，建造了一個跨晶格時鐘，每50億年的精度達到1秒鐘。該團隊由物理學家Jun Ye領導，於2014年發布了他們的作品，並通過像另一個這樣的時鐘將他們的時鐘與另一個人進行了仔細檢查。奧布萊恩（O'Brian）說，NIST計劃進行另一個時鐘實驗，以進一步推動這一進一步的實驗，以超過Katori團隊在日本建立的時鐘的穩定性。時鐘是通過與激光捕獲斑塊形空間的斜紋原子的作用。調諧到一定頻率的紅色激光燈使得原子在能量水平之間跳躍，這些跳動是“ tick” - 每秒約430萬億美元。
4。鋁量子邏輯時鐘
NIST不僅使用鍶和剖腹產的原子。 2010年，NIST建立了一個原子時鐘，該原子時鐘使用鋁原子，精度為每37億年。該一種使用一個鋁製的鋁原子，該原子被困在一個帶有單個鈹原子的磁場中。激光將兩個原子冷卻至絕對零。另一個激光調整為使鋁變化狀態的頻率。但是鋁的狀態很難準確測量，因此鋁耦合到鈹原子。這與量子計算設置中使用的過程類似。
5。短時同步機械時鐘
原子鐘獲得了所有的榮耀，但奧布萊恩說，在他們出現之前，科學家仍然必須使用機械時鐘 - 有些是非常準確的。 1921年發明的短鐘是觀測值的標準科學儀器，直到原子鐘更換為止。時鐘實際上是一個雙重系統，由一個由電線連接的真空水箱中的一個擺組成。次級時鐘將每30秒發送一次電脈沖向主要的時鐘，以確保兩者保持同步，並且真空中的擺在鎳和鐵合金中，以減少任何熱膨脹，從而改變擺錘的長度，從而改變其搖擺。時鐘是如此準確，以至於可以使用鐘擺來測量太陽和月亮的重力效應，正是這種儀器顯示地球的旋轉實際上並不統一。 1980年代在美國海軍天文台進行的測試表明，該時鐘在大約12年內的準確性為1秒。
