即将铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁相对应辐射的9192631770个周期所持续的时间定义为一秒。 按此定义复现秒的准确度已优于十万亿分之一秒。 原子在发生能级跃迁时以电磁波形式辐射或吸收能量,该电磁波的频率和周期精确地与原子的微观结构相对应,所以极为稳定。人们利用这一特性制成了各种各样性能优异的原子钟。 实验室型的铯束原子钟是复现原子秒定义的时间频率基准器,具有最高的准确度和长期稳定度。 氢原子钟是激射器型的,它的短期稳定度优于铯原子钟,但因受到贮存泡“壁移效应”的限制,准确度比铯原子钟低一个数量级。