Em 1955, o Laboratório Nacional de Física (National Physical Laboratory) na Inglaterra, construiu o primeiro relógio com feixe de césio usado como fonte de calibração. Na década seguinte, formas mais avançadas de relógios foram criadas. Em 1967, a 13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas definiu o segundo, pelo SI (Sistema Internacional) com base nas vibrações do átomo de césio; o sistema de cronometragem mundial não teria mais bases astronômicas a partir daquele ponto. NBS-4 o mais estável relógio de césio foi concluído em 1968, e foi utilizado nos anos 90, como parte do sistema de horário do NIST.
Em 1999, NIST-F1 começou a operar com uma incerteza de 1,7 partes em 10 elevado a 15ª potência (1015), ou seja, uma precisão de cerca de um segundo em 20 milhões de anos, tornando-o o mais preciso relógio jamais criado (uma distinção compartilhada com um modelo similar em Paris).