早期的时钟利用钟摆的振幅来追踪时间。在现代社会，人们利用石英晶体提供的高频振荡代替钟摆。原子钟借助激光诱导原子内的电子发生振荡获得高精确度。然而，由于电磁场能够影响电子的运动，因而原子钟会出现微小的误差。

据报道，科学家们正在研制一种“原子核钟”，这种钟可以在140亿年里能保证走时误差仅仅0.1秒，如此精确的走时是从单个钍原子核上获得的。

现在最准确的原子钟被作为GPS全球定位系统的基础，同时广泛用于重要的测量中。科学家认为，更高精度的原子核时钟具有多种潜在的应用价值，如保密通信以及基础物理学理论。有关原子核钟的文章刊登在《物理评论快报》杂志上。

相比于原子钟，原子核钟受外界影响更小更精准，对于绝大多数的计时应用，现有的原子时钟已经很精确。但是，在有些应用中，更精确的时钟则会给予必要的帮助。原子内中子的质量远远大于电子的质量，同时被紧紧地包裹在原子核中。它们相对电子而言，不易受外界环境的干扰和影响。因此，原子核钟同原子钟相比，受外界环境影响的程度将要小得多。

据科学家表示，激光通过独特方式让电子转向，可将原子核内的中子作为钟摆。因为中子紧紧地被包裹在原子核中，因此其振荡频率几乎不受任何外界因素的影响。为实现振荡，研究人员计划利用频率为1000兆赫(10的15次方赫兹)的激光器将钍229离子激发到更高的能态。调整激光以便产生更高的能态可让科学家精确地设置振荡频率，该频率能够取代普通时钟钟摆的摆动用于计时。

美国和澳大利亚科学家表示，在他们制定的蓝图中，原子核时钟的精确度被确定为140亿年(宇宙寿命)误差1/10秒，而帮助原子核钟实现极高精度的载体就是钍原子核。

原子核钟的离子需要保持在低温(数10微开氏度)环境中处于静止状态。要获得如此低温的环境，物理学家通常使用激光冷却。但是，在原子核时钟系统中，激光制冷可能会出现问题，因为此前已用激光来产生计时振荡。

在科学实验中，研究人员在计时钍229离子基础上增加了一个钍232离子，并用不同波长的激光来冷却钍232离子，同时冷却了钍229离子，实现原子核时钟所需的低温环境，确保振荡不受制冷激光束的影响。冷却用的钍232离子如同冰箱，它使得原子核时钟的钍229离子十分稳定。这保障了对原子核时钟离子的激发和精准性，让其具有更高的性能。相关计算显示，原子核时钟的精度为10－19秒，而最好的原子时钟为10－17次方秒。

原子核钟还在研发阶段，获得能够运行的原子核时钟还需要相当长的时间。尽管研究小组进行了多方面的努力，然而他们至今还没有确定激光器(用于激发钍原子核)的准确频率。由于原子核时钟和原子时钟的运行存在着微小差别，因此它们有望今后同时用来检测物理常数的不同。