原子時(shí)鐘在現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)中具有十分重要的作用，它可以拿來為聯(lián)通、射電通訊、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、空間和地面科學(xué)研究以及天文觀測(cè)等領(lǐng)域提供高精度的基準(zhǔn)時(shí)間。而所謂“納秒”，是指時(shí)間單位，相當(dāng)于一秒鐘的十億分之一，也就是0.秒。這么，原子時(shí)鐘是怎樣實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)別的穩(wěn)定性呢？
原子時(shí)鐘是借助數(shù)學(xué)量的穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)時(shí)間的精確計(jì)量的。按照化學(xué)量的特征，原子時(shí)鐘可以分為石英時(shí)鐘、微波諧振器時(shí)鐘和原子鐘三種類型。其中，原子鐘是最穩(wěn)定的一種。目前應(yīng)用比較廣泛的原子鐘是銣原子鐘和氫原子鐘。
銣原子鐘是借助銣原子在特定條件下的精細(xì)結(jié)構(gòu)基態(tài)的磁共振現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)量的。具體來說，銣原子鐘的核心部件是一個(gè)裝有銣原子的密封氣室，在氣室中形成一個(gè)與銣原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)基態(tài)分裂相同的微波頻度訊號(hào)，與銣原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)基態(tài)分裂同步運(yùn)動(dòng)，使銣原子達(dá)到基態(tài)變化的相位確切對(duì)齊。這樣原子物理發(fā)展史，銣原子的密封氣室就成為了一個(gè)高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性的計(jì)時(shí)器。
而氫原子鐘則是借助氫原子的氫能級(jí)與迸發(fā)態(tài)之間的電磁波能級(jí)差為恒定值這一數(shù)學(xué)定理來進(jìn)行計(jì)量的。具體來說，氫原子鐘的計(jì)時(shí)原理是通過將氫原子從能級(jí)迸發(fā)到迸發(fā)態(tài)，之后再促使氫原子由迸發(fā)態(tài)返回到能級(jí)并發(fā)射出微波，而這個(gè)微波的震動(dòng)頻度即為恒定值。使用氫原子鐘可以達(dá)到十分高的精度，其偏差在一定時(shí)間內(nèi)只有毫秒級(jí)別。
無論是銣原子鐘還是氫原子鐘，它們都借助了化學(xué)常數(shù)的固有性質(zhì)，這保證了其時(shí)間檢測(cè)的穩(wěn)定性和確切性。同時(shí)，原子鐘的內(nèi)部還配備了控制系統(tǒng)來對(duì)其微波訊號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定控制，保證其頻度和相位穩(wěn)定不變，因而保證了時(shí)鐘的穩(wěn)定性。
總的來說，原子時(shí)鐘是一種借助化學(xué)定理的恒定性來作為時(shí)間單位的基準(zhǔn)的計(jì)時(shí)器。通過其內(nèi)部的精密控制系統(tǒng)和原子化學(xué)的穩(wěn)定性特點(diǎn)，原子時(shí)鐘可以精確地計(jì)量時(shí)間，達(dá)到了毫秒級(jí)別的精度。正由于這么，原子時(shí)鐘得以廣泛應(yīng)用于各類領(lǐng)域原子物理發(fā)展史，為現(xiàn)代科技的發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。