Die internationale Definition der Sekunde beruht auf die Wechselwirkung von Licht mit Atomen. Atome haben nämlich die Eigenschaft, dass die Licht mit ganz bestimmten Frequenzen (=Schwingungen pro Zeit) absorbieren, während sie andere Strahlung ungehindert durchlassen. Solche Absorptionslinien können extrem schmal sein. Ein bestimmtes Isotop von dem Alkalimetall Cäsium (133Cs) absorbiert zum Beispiel Strahlung, die genau 9.192.631.770 mal pro Sekunde schwingt (das sind 9,192 Gigahertz). Etwas schneller oder langsamer schwingende Strahlung kann Cäsiumatome nicht beeinflussen. Dieser Umstand wird technisch in Atomuhren genutzt.
Eine Cäsium-Atomuhr basiert auf einem sehr stabilen Mikrowellengenerator. Durch die Mikrowellen, die dieser Generator erzeugt, wird ein Strahl aus Cäsiumatomen geschickt. Nun kann man den Generator so abstimmen, dass die Cäsiumatome optimal angeregt werden. Die Atome sind also nicht der direkte Taktgeber einer Atomuhr, sie werden verwendet um den Taktgeber auf einer speziellen Frequenz zu stabilisieren.
Hat man nun mit Hilfe des Atomstrahls den Resonator auf genau 9.192631770 Gigahertz stabilisiert, so ist es leicht, daraus den Standard für eine Sekunde zu erhalten: Man braucht nur die Perioden des Generators zu zählen. Im Frequenzbereich von einigen Gigahertz können elektronische Zählwerkte problemlos arbeiten. Nach genau 9.192.631.770 Schlägen ist eine Sekunde vergangen.
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Letzte Änderung: 19.04.2006