الساعات الذرية العادية تنبض عندما يقفز إلكترون بين مستويات الطاقة. لكن المجالات الخارجية والاصطدامات قد تخل بهذا الإيقاع. الأيونات عالية الشحنة — ذرات نُزعت منها إلكترونات كثيرة — تكاد لا تلاحظ مثل هذه الاضطرابات: إلكتروناتها تقع في عمق الذرة وترتبط بقوة. لذلك فهي تصنع «بندولات» فائقة الاستقرار.

لكي تعمل هذه الساعات، يجب معرفة التردد الدقيق للانتقال. حسب المؤلفون الانتقال 5f_5/2 – 6p_1/2 في أيون Cf17+. أخذوا في الاعتبار كيفية تفاعل الإلكترونات مع بعضها (الارتباطات)، بما في ذلك الإثارة الثلاثية، وأضافوا تصحيحات الديناميكا الكهربائية الكمومية — تأثير الجسيمات الافتراضية التي تُخلق وتفنى باستمرار. اتضح أن الارتباطات بين الإلكترون الخارجي والإلكترونات الداخلية تُزحزح التردد بقوة. بدونها، لكان الحساب غير دقيق.

التحليل الطيفي للأيونات عالية الشحنة يشبه ضبط وتر: يجب أن تصيب النغمة بدقة. يعطي الحساب للباحثين التجريبيين مرجعًا: على أي تردد يبحثون عن الانتقال. عندها يمكن التقاط الأيون في مصيدة وتبريده واستخدامه كساعة فائقة الدقة. هذه الساعات مفيدة لاختبار ما إذا كانت الثوابت الأساسية تتغير مع الزمن، وللملاحة في الفضاء السحيق.