私たちは毎日時間と関わっています。日常生活では、数分の精度で時間を計るだけで済みます。競技スポーツ（短距離走など）では、0.01秒までの精度が求められることが多く、F1レースなどの高速運動では0.001秒（1ミリ秒）までの精度が求められます。しかし、科学研究の分野では、時間の精度がはるかに高く求められ、通常は1000分の1秒、さらには100万分の1秒の精度が求められます。どのような計時ツールがこのような要件を満たすのでしょうか？
現在、最も高精度な計時機器はセシウム原子時計です。科学者たちは、セシウム原子時計を開発しており、これは6百万年間連続して動作し、累積誤差は1秒未満です。セシウムはなぜこれほど高精度の計時機器になるのでしょうか？私たちはご存知のように、地球は1日で24時間回転し、1時間を3600分に分割すると、1秒になります。したがって、地球が1日で回るのにかかる時間の1/86400が1秒です。しかし、地球の回転速度は不安定で、時には速く、時には遅くなるため、このように定義された秒は一部の科学実験の高精度要件を満たしていません。セシウムが原子時計に選ばれたのは、セシウムが金属族の中で最も活発なメンバーであるためです。つまり、セシウムの核外電子の遷移エネルギーが低く、放射する電磁波信号は無線のマイクロ波スペクトルの範囲にあり、これは放送衛星の送信周波数とほぼ同じです。そして、現在、人類はこの周波数の機器を非常に熟練して製造しているため、科学者たちはセシウム原子が2つのエネルギー準位間で遷移するときに放射する電磁波を基準として電子発振器を制御し、時計の動作を制御するようにしています。そして、人々はセシウム原子のこれらの特性を利用して新しいタイプの時計、セシウム原子時計を作り、1秒をセシウム原子が1つのエネルギー準位から別のエネルギー準位に9192631770回移行するのにかかる時間と定義しています。これが現在までの最も正確な秒の定義です。
セシウム原子時計のほかに、水素原子時計、ルビジウム原子時計なども発明されています。原子時計がなければ、原子爆弾や水爆弾の爆発、ロケットやミサイルの発射、宇宙航行、人工地球衛星など、より高精度な科学研究は不可能であり、高精度の制御や運用も不可能でしょう。