La seconde (s) est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133.

L'échelle du temps humain se base sur la rotation de la Terre autour de son axe (jour) et sur l'orbite terrestre autour du soleil (année). Des mesures de temps de plus en plus précises ont toutefois révélé que ces mouvements de corps céleste ne sont pas suffisamment constants pour répondre à des exigences de précision élevées; aussi l'unité de temps est-elle aujourd'hui déterminée à l'aide d'une méthode atomique.

Le postulat utilisé est la loi de Planck E = h.n d'après laquelle une radiation électromagnétique de fréquence n correspond à la différence E de deux niveaux d'énergie des électrons de l'atome choisi. Deux niveaux de l'atome de l'isotope 133 du césium, dont l'écart d'énergie correspond à une fréquence dans le domaine des hyperfréquences, se sont révélés particulièrement adaptés à cette fin. Après comparaison de la seconde en vigueur, jusqu'alors définie par des moyens astronomiques, à une horloge atomique au césium, la durée de la seconde fut redéfinie en 1967 comme étant égale à 9 192 631 770 périodes de la radiation de transition du césium. Une horloge au césium construite suivant ce principe permet aujourd'hui d'obtenir une précision de 10 ns par jour, tandis que la rotation de la terre présente une incertitude de quelques ms par jour.

Plus de deux cents d'horloges au césium sont utilisées dans les laboratoires de temps du monde entier. Le Bureau international des poids et mesures (BIPM) à Paris calcule le Temps atomique international (TAI).