O Relógio Atômico é um tipo de relógio que usa um padrão ressonante de freqüência como contador. Como o próprio nome diz, é um medidor de tempo que funciona baseado em uma propriedade do átomo, sendo o padrão a freqüência de oscilação da sua energia. Como um pêndulo de relógio, o átomo pode ser estimulado externamente (no caso por ondas eletromagnéticas) para que sua energia oscile de forma regular, por exemplo: a cada 9.192.631.770 oscilações do átomo de césio-133 o relógio entende que se passou um segundo. Os elementos mais utilizados nos relógios atômicos são hidrogênio, rubídio e, principalmente, césio. O seu funcionamento não é tão simples. Com base em estudos anteriores, os pesquisadores conhecem a freqüência máxima com que esses átomos libertam energia, a sua freqüência de oscilação. Os mecanismos do relógio estimulam os átomos por meio de microondas e ondas magnéticas, até atingir essa freqüência, que é interpretada como tempo de acordo com os padrões já conhecidos.
O NIST-7 é o relógio mais preciso que já existiu até hoje. Foi construído por Robert Drullinger, pesa 1 tonelada e mede 3 metros de comprimento. É mais um relógio atômico da classe NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia), com uma precisão incrível. O NIST localiza-se nos Estados Unidos, mais precisamente no Colorado.
O primeiro relógio atômico foi construído em 1949 nos Estados Unidos. Uma versão aprimorada, baseada na transição do átomo de césio-133 foi construído por Louis Essen em 1955 no Reino Unido. Isto levou a uma definição internacionalmente aceita acerca do segundo baseada no tempo atômico. Desde 1967, a definição internacional do tempo baseia-se num relógio atômico, assim como os relógios, satélites e aparelhos de última geração. Ele é considerado o mais preciso já construído pelo homem e mesmo assim atrasa: 1 segundo a cada 65 mil anos. Assim, o Sistema Internacional de Unidades (SI) equiparou um segundo a 9.192.631.770 ciclos de radiação, que correspondem à transição entre dois níveis de energia do átomo de césio-133. Em agosto de 2004, os cientistas do NIST (National Institute of Standards and Technology, sigla, em inglês, para Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia) apresentaram um relógio atômico do tamanho de um chip, que segundo eles, teria um milésimo do tamanho de qualquer outro modelo e consumindo apenas 75mW, tornando possível sua utilização em aparelhos movidos a pilhas ou baterias. O Brasil possui, no Observatório Nacional (localizado na cidade do Rio de Janeiro, mais precisamente na Rua General Bruce no Bairro Imperial de São Cristóvão), dois relógios de átomos de Césio 133. As agências nacionais responsáveis pelos horários oficiais zelam pela manutenção de uma precisão de 10-9 segundo por dia (isto é, 0,000 000 001 segundo ou ainda, um bilionésimo de segundo).
