Atomski sat je vrlo precizan uređaj za mjerenje vremena koji se oslanja na poznati standard frekvencije elementa za označavanje prolaska vremena. Svaki element emitira impulse u poznatim intervalima u različitim frekvencijama, a te su emisije vrlo stabilne i vrlo pravilne. Uz pomoć ovih impulsa moguće je vrlo precizno održavati vrijeme. Vrijeme se može točno označiti, zapravo, da se međunarodni standard za definiciju sekunde temelji na ceziju 133, elementu koji se koristi u najpreciznijim atomskim satovima na svijetu.
Atomski satovi se oslanjaju na korištenje oscilatora koji je podešen na frekvenciju na kojoj se pojavljuju emisije. U visoko kontroliranom okruženju dizajniranom da eliminira što je moguće više nesigurnosti, oscilator reagira na impulse koje generira element koji se koristi u atomskom satu. Iako mnogi ljudi povezuju “atomsko” s nuklearnim zračenjem, atomski sat zapravo ne koristi elemente koji stvaraju opasno zračenje.
Prvi atomski sat razvijen je 1948. Nije bio previše precizan, ali je pokazao da su teorije razvijene u ranijim desetljećima zapravo istinite, te je bilo moguće izgraditi sat koji koristi standard frekvencije elementa kao mjerenje vremena . Istraživači su brzo razvili točnije satove i na kraju je niz satova s cezijevim fontanama bio u upotrebi diljem svijeta, zadržavajući univerzalno standardno vrijeme, osnovu koja se koristi za određivanje koliko je sati. Ove satove koriste nacionalne vlade i znanstveni laboratoriji kako bi osigurali da njihovo mjerenje vremena bude točno i ujednačeno.
Laboratoriji koriste atomske satove za održavanje vrlo preciznog vremena. Brojne tvrtke također potrošačima prodaju satove koji su označeni kao “atomski”. Ovi satovi su zapravo radio satovi; oni komuniciraju s drugim atomskim satovima kako bi držali vrijeme, umjesto da su sami atomski satovi. Iako ovi satovi mogu biti vrlo točni, postoji granica za pogrešku što ih čini neprikladnim za znanstvenu upotrebu.
U Sjedinjenim Državama, Nacionalni institut za standarde i tehnologiju (NIST) održava atomski sat s cezijevim fontanom u laboratoriju smještenom u Boulderu, Colorado, koji se koristi kao jedan od brojnih satova koji doprinose koordiniranom mjerenju vremena koji se koristi za praćenje međunarodnih Atomsko vrijeme. Ostali laboratoriji koji sudjeluju mogu se naći na mjestima poput Britanije, Australije, Egipta, Indije, Rusije i Francuske, među mnogim drugim. Točnost ovih satova stalno se poboljšava; od 2009. takvi satovi ne bi trebali dobiti niti izgubiti sekundu u razdoblju od 60 milijuna godina.