國家標準與技術研究院時間與頻率部門的物理學家兼主管唐納德·B·沙利文解釋道。
銫秒於 1967 年被定義時，它是基於對特定銫-133 躍遷輻射週期數的測量，並參考當時民用計時中常用的秒，而當時的秒是基於天文觀測。目的是提高計時的穩定性，且這種改進對於普通大眾來說是不可見的。重新定義秒的決定最終由國際計量委員會做出，該組織致力於標準化和協調測量。在 1967 年舉行的第 13 屆正式會議上，委員會通過了以下定義：“秒是銫-133 原子基態的兩個超精細能級之間躍遷的輻射的 9,192,631,770 個週期的持續時間。”
在做出這一決定時，委員會主要依賴於 1958 年首次報告的一項測量結果，該結果將銫躍遷頻率與曆書時秒進行了比較，曆書時秒是由地球繞太陽的軌道運動定義的。英國國家物理實驗室 (NPL) 和美國海軍天文臺 (USNO) 之間的合作促成了這項測量。NPL 的路易斯·埃森剛剛開發出世界上第一臺可靠的銫束原子鐘，而 USNO 的威廉·馬科維茨開發了一種月球位置照相機，該照相機提供了一種輕鬆獲取曆書時的方法，這在以前是非常困難的。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在此測量之前的多年裡，人們已經認識到地球的運動對於高精度計時來說不夠可預測，並且正在研究基於原子鐘的替代方案。哈羅德·里昂斯及其在美國國家標準局 (NBS)（現已更名為國家標準與技術研究院 (NIST)）的合作者在 1952 年對銫頻率相對於地球時間的精度進行了首次準確評估。用於此測量的銫束標準只能執行很短的時間，因此里昂斯測量的誤差太大，無法作為新定義的基礎。
NPL 擁有開發出第一臺可操作的銫束原子鐘的殊榮。埃森在 1953 年獲得了他的時鐘專案的資助，並在兩年內擁有了一個非常可靠的版本。在埃森和馬科維茨之間的合作中，天文秒和原子（銫）秒的相對持續時間在 2.75 年的平均時間內進行了測量，最終確定銫頻率為 9,192,631,770 ± 20 赫茲。國際公認的秒定義使用了這項測量產生的確切數字。有趣的是，跨大西洋的計時比較是使用一種方法進行的，該方法基於同時接收 NBS 無線電臺 WWV 廣播的短波時間訊號，該電臺當時位於美國東海岸。
託尼·瓊斯所著的《分裂秒：原子時間的故事》（物理研究所，2000 年）一書詳細介紹了這些測量的故事。關於銫頻率測量的報告發表在《物理評論快報》第 1 卷，第 105 頁，1958 年。