تعتمد الساعات الذرية التقليدية على التحليل الطيفي — أي عدّ اهتزازات الإلكترونات. أما الساعات النووية المعتمدة على الثوريوم-229 فتتعامل مع النواة نفسها. فحالتها المثارة تدوم 641 ثانية: بالنسبة للفيزياء النووية، هذا أشبه ببندول في شراب كثيف، حيث تستغرق الذبذبة الواحدة زمناً طويلاً جداً، لكنها مستقرة بإتقان.
عند وضع هذه الأنوية داخل بلورة، يواجه الفيزيائيون مشكلة: عيوب الشبكة البلورية تعمل كأرضية غير مستوية، تُخل بإيقاع كل بندول بطريقتها الخاصة. المهمة هي تسوية هذه الأرضية. حينها ستصبح الساعات أكثر دقة: خطأ بمقدار ثانية واحدة طوال عمر الكون. ستلاحظ هذه الساعات فرق سريان الزمن بين الطوابق، وستختبر النموذج المعياري للفيزياء بصرامة.
الثوريوم-229 هو النواة الوحيدة التي يمكن تحفيز انتقالها باستخدام ليزر فوق بنفسجي عادي، بدلاً من إشعاع غاما الخطير. وهذا يجعل التجارب مخبرية وآمنة.